На стенах были установлены 200 пушек разного калибра. Продовольствием и боеприпасами Азов был обеспечен более чем на год вперед. В центре города располагался мощный каменный замок, возведенный еще генуэзцами в XIV в., когда по договору с Золотой Ордой они были фактически хозяевами Азова. Численность казаков, окруживших Азов, не превышала 4000. К тому же они не имели осадной артиллерии.
После трех недель бесплодной осады казаки стали рыть подкопы под стены крепости. Первая попытка была неудачной: произведенный взрыв не причинил большого ущерба. Казаки, уточнив расчеты, около месяца рыли новые подкопы. И глубокой ночью 18 июня страшный взрыв потряс древний Азов, это грянул гром подкопов. Затряслась азовская твердыня, часть крепостных стен вместе с турками, землей и остатками строительных укреплений взлетела на воздух. Атакующие ворвались через образовавшийся пролом в крепость, и началась жестокая битва, в которой в ход шло все. Сражение продолжалось всю ночь и весь следующий день. В конце концов турки не выдержали напряжения боя и ринулись через стены в степь, другая их часть засела в замке. Бегущих преследовали десять верст, до полного истребления. Та же участь постигла и запершихся в замке — после отчаянной трехдневной обороны все они были перебиты. В Азове утвердилось Войско Донское. Первым делом казаки восстановили древний храм Иоанна Предтечи, построенный в конце V — начале VI вв. и обращенный турками в мечеть. Иоанн Предтеча был покровителем Азова.
Отечественные историки дореволюционного и советского периодов, говоря о взятии Азова, в основном вели речь о целесообразности этой казачьей акции, взвешивая все «за» и «против» в части того, могло ли присоединение Азова к Москве вызвать турецко-русскую войну или нет. Остается загадкой неоцененность стратегического значения взятия Азова казаками в 1637 г. Судите сами: во-первых, Россия получила выход сразу к двум морям (Черному и Азовскому) и возможность развития торговых связей. Во-вторых, Крымская Орда была вынуждена временно прекратить набеги на Русь и Украину. В-третьих, падение Азова стало существенным фактором в решении ногайских татар вернуться в подданство московскому царю. И, наконец, двойной удар постиг Блистательную Порту (как величали турки свое государственное образование) — авторитет ее в глазах европейских монархов, а также среди народов, исповедующих ислам, значительно упал. Наоборот, донские казаки предстали избавителями от беспощадных головорезов со знаменем пророка в руках.
