Воеводы спешно повели войско к Москве. Татарская конница наседала сзади, причиняя русским чувствительные потери: так, был полностью разгромлен Сторожевой полк опричного войска. В стычках был ранен главный воевода князь Иван Вельский. 23 мая русское войско укрылось за московскими укреплениями, заняв южные и юго-восточные кварталы города. Татары стали под городом и спалили загородный царский двор в селе Коломенском и весь хлеб, хранившийся в подмосковных селах.
24 мая был праздник Вознесения; погода стояла тихая и ясная. Ратники готовились отразить нападение, однако татары не отваживались на приступ и только пытались зажечь слободы. Вероятно, войскам при помощи москвичей удалось бы справиться с пожарами, но вдруг «поднялась буря с таким шумом, как будто обрушилось небо». Пламя с ужасающей быстротой стало распространяться по посаду. Первое время под звуки набата, раздававшиеся из всех церквей и монастырей, люди еще пытались бороться с огнем, но, когда колокола один за другим начали срываться с объятых пламенем звонниц и падать на землю, в городе воцарилась неописуемая паника, чему в немалой степени способствовали взрывы в пороховых погребах Кремля и Китай-города, от которых «вырвало две стены у Кремля». Москвичи повыскакивали из домов и бросились к северным воротам, где еще не было ни огня, ни татар. «Улицы были так полны народу, что некуда было протиснуться», — пишет очевидец. У ворот поднялась невообразимая давка, люди «в три ряда шли по головам один другого, и верхние давили тех, которые были под ними». Вместе со всеми бежали и ратники, смешавшиеся с толпой; они гибли не от вражеского оружия, а от огня и удушья. Штаден утверждает, что после пожара «в живых не осталось и 300 боеспособных людей». Тех, кто пытался отсидеться в погребах и подвалах, ждала неминуемая смерть от страшного жара. Позже в одном таком подвале, за железной дверью, нашли десятки обуглившихся тел — и это при том, что помещение было затоплено водой, доходившей до колена! Спастись от огня можно было только в Кремле, где в Успенском храме митрополит Кирилл укрыл святыню (образа, кресты и прочую церковную утварь) и казну. Но московские власти заперли Кремль еще при начале пожара и никого не пускали сюда. Все же и внутри Кремля от «пожарного зною» погибли раненый воевода князь Иван Вельский, придворный доктор Арнольф Линзей, 25 английских купцов и еще множество людей. Задохнулись и сгорели также татары, пытавшиеся грабить посадские дома и дворы.
