30 сентября 1552 г. после взрыва мин под укреплениями Казани отряды Воротынского устремились на штурм Арских ворот и овладели ими, а также одной из башен. Воевода слал гонцов, настаивая на общем приступе, однако его так и не последовало. Подходящий момент оказался упущен, а вырвавшиеся вперед отряды по приказу царя возвращены.
Во время решающего штурма Казани 2 октября 1552 г. Воротынский вновь отличился. Именно его люди первыми ворвались на улицы города, и именно он первым сообщил об успехе. Однако из-за начавшегося мародерства со стороны штурмующих атака застопорилась, казанцы собрались с силами, и Воротынский запросил подкреплений. После их подхода его отряды продолжили наступление и окончательно разгромили врага в последних отчаянных схватках у ханского дворца и мечети Кулшериф. Признавая заслуги полководца, царь назначил его воеводой большого полка при возвращении из Казани.
Лета 7061-го (1553 года), как царь и великий князь город Казань взял: А полем шли воеводы по полкам от Казани к Нижнему Новугороду октября же месяца. В большом полку слуга и воевода Михаила Иванович Воротынский…
Разрядная книга 1475–1598 годов.
В 1553 (или 1554) – 1555 гг. Воротынский сидел воеводой в Свияжске – месте опасном и беспокойном, ибо этот город являлся ключом к совсем недавно замиренной Казани, которую еще предстояло закрепить за Русским государством. Именно в эти годы не раз восставали черемисы, населявшие территорию только что павшего Казанского ханства, и, очевидно, Воротынскому вместе с другими военачальниками пришлось немало потрудиться для их подавления. В 1556–1562 гг. Воротынский командовал в Одоеве, Калуге, Туле, защищая южные рубежи от татарских набегов. Каких-либо достижений в эти годы он не имел, а в 1559 г. упустил армию крымского «царевича» Магмет-Кирея, которая страдала от голода, но все же сумела уйти. С другой стороны, ни разу в эти годы степняки не смогли прорваться в центральные районы Русского государства.
Воротынский, кинув укрепления бесполезные, ринулся за неприятелем, гнал его по пятам, настиг, остановил, принудил к битве 1 августа в пятидесяти верстах от столицы, у Воскресения в Молодях. У хана было 120 000 воинов, наших гораздо менее… Сей день принадлежит к числу великих дней нашей воинской славы: россияне спасли Москву и честь; утвердили в нашем подданстве Астрахань и Казань; отметили за пепел столицы и если не навсегда, то по крайней мере надолго уняли крымцев, наполнив их трупами недра земли между Лопаснею и Рожаем, где доныне стоят высокие курганы, памятники сей знаменитой победы и славы князя Михаила Воротынского.
