Но владимирская рать не смогла задержать нашествие на рубежах своего княжества, хотя монголо-татары не сразу сломили ее сопротивление. Русские полки «бились крепко, и была, сеча злая». Только огромное численное превосходство помогло хану Батыю одержать победу. Большая часть воинов погибла в бою; князь Всеволод «с малой дружиной» бежал во Владимир. Но и монголы потеряли много воинов. В битве погиб хан Кулькан, кстати единственный из монгольских ханов, убитый во время нашествия. Обычно ханы во время битвы предпочитали находиться далеко позади сражающихся, под надежной охраной нукеров — телохранителей.
Дальше на север монголо-татарское войско двигалось по льду Москвы-реки. Москву, в то время небольшой городок с деревянными стенами, оборонял отряд владимирских воинов другого сына великого князя — Владимира и воеводы Филиппа Нянка. Перед грозной силой хана Батыя маленький городок не сдался, завоеватели взяли его штурмом. По сообщению летописца, они «воеводу Филиппа Нянка убили, а князя Владимира взяли руками, а людей избили от старца до младенца, а город и церкви предали огню, и монастыри все и села пожгли».
К столице Северо-Восточной Руси — городу Владимиру монголо-татары подошли 4 февраля 1238 г. Владимир, окруженный высокими деревянными стенами и укрепленный мощными каменными башнями, был сильной крепостью. С трех сторон его прикрывали реки с обрывистыми берегами: с юга — Клязьма, с севера и востока — Лыбедь. Над западной стеной, перед которой расстилалось ровное поле, высились знаменитые Золотые ворота, самое мощное оборонительное сооружение древнего Владимира. Каменная громада Золотых ворот с многочисленными боевыми бойницами прикрывала самую опасную, западную стену города; ворота находились в глубоком проеме башни, недоступном для таранов и камнеметных орудий.
За внешним обводом владимирских укреплений находились внутренние стены и валы Среднего, или Мономахова, города и, наконец, каменный кремль — детинец. Таким образом, врагу нужно было прорвать три оборонительные линии, прежде чем он мог достигнуть центра города, княжеского двора и Успенского собора. Но для того чтобы оборонять многочисленные башни и стены столицы, не было достаточно воинов. Много владимирцев погибло под Коломной — князь Всеволод Юрьевич вернулся лишь «с малой дружиной». На княжеском совете было решено оставить в городе сохранившееся войско, пополнив его городским ополчением, а самому великому князю с ближней дружиной уйти на север, чтобы в безопасном месте собирать новые рати. Накануне осады Юрий Всеволодович, как сообщил летописец, «уехал на Волгу с племянниками своими Васильком, Всеволодом и Владимиром и стал на реке Сить станом, ожидая к себе братьев своих Ярослава и Святослава с полками, и начал князь Юрий собирать полки против татар». Возможно, с точки общих целей войны с завоевателями это был правильный шаг, но оборона Владимира была ослаблена. В отсутствие великого князя владимирские войска и городское ополчение возглавили его сыновья Всеволод и Мстислав; с ними был оставлен старый опытный воевода Петр Ослядакович. Фактически при малочисленности княжеских дружин основная тяжесть борьбы против сильного и опытного в осаде городов врага легла на вооруженное посадское население и крестьян, собравшихся из окрестных сел и деревень.
Монголо-татары подошли с запада, с той стороны, где перед городскими стенами расстилалось ровное Раменское поле. Небольшой отряд монгольской конницы подскакал к Золотым воротам. Монголы предложили сдаться, но защитники Владимира ответили стрелами со стены. Монголы пустили в ответ несколько стрел и отошли. Между тем многочисленное монгольское войско ставило шатры и шалаши на Раменском поле, подтаскивало к стенам метательные машины — пороки и тараны. Конные отряды окружили город со всех сторон, отрезав его от внешнего мира. Осада Владимира началась.
Еще до начала приступов конная рать двинулась по льду рек Клязьмы и Нерли к близлежащему Суздалю. Суздаль был взят и сожжен, а многочисленные пленные были приведены под Владимир и использованы монголо-татарами для осадных работ.
6 февраля, по словам летописца, «начали татары пороки ставить от утра до вечера, а на ночь огородили тыном около всего города Владимира». В тот же день начался обстрел города из тяжелых метательных орудий. Особенно пострадал Новый город, примыкавший к западной, самой опасной стене.