Наученный горьким опытом прошлогоднего поражения, Иван Васильевич решил объединить войска земщины и опричнины, поставив во главе всей армии опытнейших земских полководцев князя Михаила Воротынского и Ивана Шереметева Меньшого, а также опричника князя Никиту Одоевского. Объединенная группировка насчитывала в своих рядах около 60 тысяч человек, в том числе и 7-тысячный отряд ливонских немцев под командой Георгия Фаренсбаха.
Летом 1572 года Девлет-Гирей, как и ожидалось, во главе 120-тысячного войска, состоявшего из ногайцев, турецких янычар и собственно крымских татар, двинулся по проторенной дорожке на Москву. Первое соприкосновение с русской армией у него состоялось на берегах Оки в районе Серпухова, где он, не вступая в бой, для отвода глаз оставил 2-тысячный отряд, а сам с основными силами направился к Москве. Этот маневр вскоре был обнаружен, и Воротынский начал преследование хана.
Передовой полк князя Дмитрия Хворостинина 28 июля настиг татарский арьергард в 50 километрах от Москвы в районе села Молоди и смело атаковал его. Удар был настолько силен, что Девлет-Гирею пришлось приостановить движение на Москву и выслать на помощь своему арьергарду 12-тысячный отряд ногаев и татар. Силы оказались неравными, поэтому Хворостинин вынужден был отступить. Однако отступал он так, что своим умелым маневром сумел подвести преследующих его татар под ружейный и пушечный огонь подоспевшего Большого полка князя Михаила Воротынского. Поредевшая татарская конница откатилась назад.
Узнав о прибытии Большого полка, крымский хан перешел к обороне. На следующий день русские сумели подтянуть все свои резервы и обустроить изобретенный князем Воротынским гуляй-город, окружив его деревянными щитами, установленными на телегах, и обведя глубоким рвом. Тридцатого июля Девлет-Гирей бросил основные силы против московского стана, но русские укрепления устояли против конных атак; мало того, эффективность огня осажденных была настолько высокой, что к концу дня они смогли перейти в контрнаступление и нанести ощутимый урон противнику, захватив в плен большое число татарских мурз, в том числе и одного астраханского царевича.
Первый день августа прошел в мелких стычках и в подготовке к генеральному сражению. На следующий день Девлет-Гирей сосредоточил против гуляй-города практически все свои силы. Теперь татары наступали как в конном строю, так и в пешем порядке. Засевшие за укреплениями стрельцы Хворостинина и немецкие наемники стойко отражали атаки врагов. Трупы татарских воинов все гуще покрывали окружающие гуляй-город окрестности, но накал битвы не ослабевал. Тем временем князь Воротынский с Большим полком, пользуясь складками местности, скрытно вышел в тыл ханскому войску. По его сигналу из гуляй-города был произведен залповый огонь из всех орудий и пищалей, и навстречу на какое-то время опешившим татарам из-за укреплений бросились стрельцы и иностранные наемники. Одновременно с тыла на орду навалился Большой полк. «И сеча была велика…», татары побежали, потери их были огромны. Среди убитых оказались сын, внук и зять хана. Окончательный разгром вторгшейся орды завершился уже на берегах Оки. Бежал и Девлет-Гирей, оставив победителям обозы, шатры и свое знамя. В Крым он возвратился лишь с 20 тысячами всадников. Это все, что осталось от его грозной армии. Из 20-тысячного турецкого войска в Константинополь не вернулось ни одного человека.
