Послан был Шах-Али, но с условием уступки горной стороны. Когда Шах-Али сел в Казани, положение его было трудно: казанцы требовали возвращения горной стороны, московское правительство — вассального подчинения. Стеснённый с двух сторон, он ушёл из Казани. Казанцы обещали было принять русских воевод, но обманули и призвали к себе в цари ногайского князя Едигера. Тогда сам царь выступил в поход на Казань. Узнав о нападении крымцев на Тулу, он сначала пошёл туда, но крымцы бежали. Тогда царь повёл сам часть рати на Владимир, Муром и Нижний; на Суре сошлись с ним другие части русского войска. К Свияжску подошли 13 августа. Осада Казани продолжалась до 2 октября. Привезён был немец розмысл (инженер), сделан подкоп; в стене образовалась брешь, русские вошли в город. Когда не осталось никакой надежды, татары вышли из города; их царь был взят в плен. Его после крестили и назвали Симеоном (не следует смешивать его с Симеоном Бекбулатовичем, которого впоследствии Иван назвал великим князем; казанский царь зовётся Касанвич). Из Москвы позднее был послан в Казань архиепископ Гурий с наказом не крестить насильно, ласково обходиться о туземцами и даже заступаться за некрещёных. С народом Казанского царства борьба не была окончена взятием Казани; восстания ещё были возможны, но с поселением русских помещиков край всё более и более становился русским.

За казанской землёй последовало покорение земли башкирской: башкиры начали платить ясак. Ногаи не были опасны: они делились на несколько орд, ссорившихся между собою; ссорами пользовалось русское правительство; распри ногаев открыли путь к завоеванию Астрахани: защищая князя Измаила от астраханского хана Ямгурчея, Иван послал войско к Астрахани. Вместо Ямгурчея посадили ханом Дербыша, который «неприяшеся» России, и в 1557 г. царство Астраханское было занято, как говорится в песне, «мимоходом». Успех России на Востоке привёл к тому, что владельцы кавказские вошли с нею в сношения, и хан сибирский Едигер обязался платить ей дань. В Крыму не могли равнодушно смотреть на усиление Москвы и всеми средствами старались мешать ему.