Татары вторглись на Русь 23 июля 1572 г. Их подвижная конница устремилась к Туле и на третий день попыталась перейти Оку выше Серпухова, но была отбита от переправ русским сторожевым полком. Тем временем хан со всей ордой вышел к главным серпуховским переправам через Оку. Русские воеводы ждали противника за Окой на хорошо укрепленных позициях.

Натолкнувшись на прочную оборону русских, хан возобновил атаку в районе Сенькина брода выше Серпухова. В ночь на 28 июля ногайская конница разогнала две сотни дворян, охранявших брод, и захватила переправы. Развивая наступление, ногайцы за ночь ушли далеко на север. Под утро к месту переправы татар подоспел Хворостинин с передовым полком. Но, столкнувшись с главными силами татар, он уклонился от боя. Вскоре полк правой руки попытался перехватить татар в верхнем течении реки Нары, но был отброшен прочь. Хан Девлет-Гирей вышел в тыл русской армии и по серпуховской дороге стал беспрепятственно продвигаться к Москве. Татарскими арьергардами командовали сыновья хана с многочисленной отборной конницей. Передовой полк следовал за царевичами, выжидая благоприятного момента. Когда такой момент наступил, воевода Хворостинин обрушился на татар. Бой произошел в районе села Молоди, в 45 верстах от Москвы. Татары не выдержали удара и бежали. Хворостинин «домчал» сторожевой полк татар до ханской ставки. Чтобы поправить положение, Девлет-Гирей вынужден был бросить на помощь сыновьям 12 000 крымских и ногайских всадников. Сражение разрасталось, и главный воевода Воротынский в ожидании татар приказал установить подвижную крепость — «гуляй-город» близ Молодей. Ратники укрылись за стенами крепости, изготовившись к бою.

Троекратное превосходство сил противника вынудило Хворостинина отступить. Но при этом он осуществил блестящий маневр. Его полк, отступая, увлек татар к стенам «гуляй-города». Залпы русских пушек, стрелявших в упор, внесли опустошение в ряды татарской конницы и заставили ее повернуть вспять.

Поражение при Молодях вынудило Девлет-Гирея приостановить наступление на Москву. В течение дня татары простояли за Пахрой, ожидая подхода русских. Но те не возобновили атак. Тогда татары повернули вспять от Пахры к Молодям. Воеводы добились бесспорного успеха, вынудив хана отойти от Москвы и принять бой на избранной ими позиции.

Центром русских оборонительных позиций служил холм, на вершине которого стоял «гуляй-город», окруженный наспех вырытыми рвами. За стенами города укрылся большой полк. Остальные полки прикрывали его тыл и фланги, оставаясь вне укреплений. У подножия холма, за речкой Рожай, стояли 3000 стрельцов, чтобы поддержать воевод «на пищалях».

Татары быстро преодолели расстояние от Пахры до Рожая и всей массой обрушились на русские позиции. Стрельцы полегли на поле боя все до единого, но засевшие в «гуляй-городе» воины отбили атаки конницы сильной пушечной и ружейной пальбой. Обеспокоенный неудачей, главный татарский воевода Дивей-мурза выехал на разведку и приблизился вплотную к русским позициям. Здесь его захватили в плен «резвые» дети боярские.

Кровопролитное сражение продолжалось до самого вечера 30 июля. Потери татар были исключительно велики. Погибли предводитель ногайской конницы Теребердей-мурза и трое знатных крымских мурз. Не добившись успеха, хан прекратил атаки и в течение двух дней приводил в порядок свою расстроенную армию.

В сражении русские одержали победу, но успех грозил обернуться неудачей. Когда поредевшие полки укрылись в «гуляй-городе», запасы продовольствия у них быстро иссякли, и в армии «учал быти голод людям и лошадем великой».

После двухдневного затишья Девлет-Гирей 2 августа возобновил штурм «гуляй-города», направив к нему все свои конные и пешие полки. Атакой руководили ханские сыновья, получившие приказ во что бы то ни стало «выбить» у русских Дивей-мурзу. Невзирая на потери, татары упорно пытались опрокинуть неустойчивые стены «гуляй-города», «изымалися у города за стену руками, и тут многих татар побили и руки пообсекли бесчисленно много». К концу дня, когда натиск татар начал ослабевать, русские предприняли смелый маневр, который и решил исход сражения. Воевода Михаил Воротынский с полками покинул «гуляй-город» и, продвигаясь по дну лощины позади укреплений, скрытно вышел в тыл татарам. Оборона «гуляй-города» была поручена князю Дмитрию Хворостинину, в распоряжение которого поступили вся артиллерия и немногочисленный отряд немецких наемников. По условленному сигналу Хворостинин дал залп изо всех орудий, затем «вылез» из крепости и напал на врага. В тот же самый момент с тыла на татар обрушились полки Воротынского. Татары не выдержали внезапного удара и бросились бежать. Множество их было перебито и взято в плен. В числе убитых были сын хана Девлет-Гирея и его внук. В руки воевод попало много знатных крымских и ногайских мурз.

На другой день после победы русские продолжали преследование неприятеля и разгромили арьергарды, оставленные ханом на Оке и насчитывающие до 5000 всадников.

Согласно укоренившейся традиции славу победы над татарами всецело приписывают главному воеводе князю Михаилу Воротынскому. Курбский хвалил его, но в сдержанных выражениях: «Муж крепки и мужественой, в полкоустроениях зело искусни». Князь отличился под стенами Казани, но крупных самостоятельных побед у него не было. Назначение Воротынского главнокомандующим связано было прежде всего с местническими законами — знатностью воеводы. Подлинным героем сражения при Молодях, кажется, был молодой опричный воевода князь Дмитрий Хворостинин, формально занимавший пост второго воеводы передового полка. На его исключительные заслуги в войнах с татарами указывал осведомленный современник Джильс Флетчер. За два года до битвы при Молодях Хворостинин нанес сильное поражение крымцам под Рязанью. Но в полной мере его военный талант раскрылся во время войны с татарами в 1572 г. Именно Хворостинин разгромил татарские арьергарды 28 июля, а затем принял на себя командование «гуляй-городом» во время решающего сражения 2 августа.

Сражение при Молодях 1572 г. относится к числу значительнейших событий военной истории XVI в. Разгромив в открытом поле татарскую орду, Русь нанесла сокрушительный удар по военному могуществу Крыма. Гибель отборной турецкой армии под Астраханью в 1569 г. и разгром Крымской орды под Москвой в 1572 г. положили предел турецко-татарской экспансии в Восточной Европе.

Блестящая победа объединенной земско-опричной армии над татарами оказала определенное воздействие на внутренние дела государства, ускорив отмену опричнины.

После пожара в Москве в 1571 г. правительство начало исподволь готовиться к упразднению опричных порядков. Угроза татарского вторжения ускорила слияние военных сил опричнины и земщины. Опричники стали получать общие назначения с земцами и нередко поступали под начальство старших земских воевод. Битву при Молодях выиграла объединенная армия. При ее формировании Разрядный приказ полностью игнорировал деление дворянского ополчения на два раздельных войска.

Вскоре же власти приступили к устранению многочисленных перегородок между опричниной и земщиной в сфере административного управления. В начале 1572 г. царь объявил о восстановлении в Новгороде древнего наместнического управления и назначил старшим наместником боярина Ивана Мстиславского. Опричный боярин Петр Пронский, возглавлявший до того администрацию Новгорода, был переведен из опричной половины в земскую в подчинение Мстиславскому. Раздельному управлению Новгорода пришел конец, хотя формально деление Новгородской земли на две половины продолжало существовать.