В 1598 г. в Тару прибыл новый старший воевода князь Иван Масальский-Кольцов, получивший царский указ, предписывающий ему собрать достаточное количество ратников и направить их против «сибирского салтана». 4 августа 1598 г. из Тары выступил отряд, состоявший из стрельцов, казаков и служилых татар, во главе с младшим воеводой Андреем Воейковым. Половину отряда составляли сибирские татары, поступившие на русскую службу. В Турашском улусе захватили двух кучумлян, которые показали, что хан кочует в Кулундинской степи, близ Черных вод. 20 августа отряд Воейкова приблизился к ставке Кучума, располагавшейся на правом берегу реки Ирмень (ныне территория Новосибирской области). В битве с обеих сторон участвовало более 800 чел. Татары потерпели сокрушительное поражение. В бою погибли брат и два внука Кучума, 15 мурз и около 300 рядовых воинов. В плен попали 5 младших сыновей хана, 8 его жен и 8 дочерей, 2 снохи, несколько знатных мурз и 50 воинов из его гвардии, но сам Кучум ускользнул. Он бежал на юг, где позднее погиб в случайной стычке с калмыками.
Гибель Кучума означала, что Сибирское ханство прекратило свое существование. Заявили о добровольном признании Москвы чатские татары (кочевали по Верхней Оми, Чаусу – притоку Оби, а также в верховьях Каргата и Чулыма) и барабинские татары (жители Барабинской лесостепи). Все обширное пространство Западной Сибири «до Соленых озер» в верховьях Иртыша вошло в состав России.
Основное продвижение русских шло на север и восток Сибири. В 1601 г. основана Мангазея, в 1604-м – Томск, в 1619 г. – Енисейский острог, в 1628 г. – Красноярский острог. С Енисея движение распространилось на восток по Ангаре (1630 – Илимский острог, 1631 – Братский). В 1632 г. на р. Лене основан Якутский острог, русское подданство приняла основная масса якутов. В 1639 г. русские вышли к Охотскому морю. К середине XVII в. присоединена Западная Бурятия, затем Забайкалье. В 1661 г. основан Иркутский острог, ставший центром обширного воеводства. В начале XVIII в. русское население насчитывало уже свыше 300 тыс. чел., значительно превысив коренное местное население. Крестьянская колонизация Сибири началась вслед за продвижением служилых и промышленных людей.
В 1820–1830 гг. в предгорьях Алтая начали строить первые металлургические предприятия мануфактурного типа – Колыванский и Барнаульский заводы, Змеиногорский рудник.
В 1708 г. создана Сибирская губерния с центром в Тобольске, первым ее губернатором стал князь М.П. Гагарин (которого за злоупотребления приговорили к смерти и публично повесили). В 1803 г. образовано генерал-губернаторство.
