此次，伊凡雷帝在前线集中了大量精锐部队，总数高达人，还有上百门大炮，后期兵力增加到15万人。

喀山汗国只有2万人，他们的领袖叶底格尔采用了正确的防御战略。除了留下主力固守城市以外，留下一部精锐骑兵和部队在外机动，袭击敌人补给线和零散部队，等待时机反攻。

同时，叶底格尔向另一个名义上的宗主国克里米亚汗国求助。

克里米亚汗国对于救援喀山比较犹豫，只派出了一支小部队，在图拉附近就被早有准备的伊凡雷帝击败。

由此，喀山汗国只能靠自己了。

8月23日，伊凡雷帝的主力连续击破喀山汗国外围防御阵地，到达喀山城下。

9月3日，增兵到10万的沙俄军队，团团包围了喀山城。

喀山城是一座建立在山丘上的城市，有一条护城河和坚固的城墙。沿着长枪有数十个炮楼，每个炮楼都有可以射击的枪眼。

不过，喀山城最大的问题是，它并不是砖石结构的城墙，而是木制，不够坚固，很容易被焚毁。

叶底格尔征发了全城的老百姓，凑齐了5万人（一半都是普通民众，只能起到辅助作用）和70门老式大炮。

伊凡雷帝命令部队进行挖掘作业，通过挖掘地道来躲避城墙上敌人的射击和射箭，尽量接近城墙。同时，200门大炮开始昼夜不停地轰击城墙和城内，试图将他们摧毁。伊凡雷帝还下令修建了一座巨型攻城塔，将轻型火炮放进去，居高临下炮击，目的是削弱城内老百姓的士气。

这些战术都不怎么成功。