24 марта к Москве подошло все ополчение во главе с Ляпуновым. Русские расположились близ Симонова монастыря, обставив себя вокруг гуляй-городами, то есть укреплениями из телег и различных деревянных заграждений.

Гонсевский вывел польское войско из Москвы и подошел к русским гуляй-городам. Но Ляпунов не принял бой. Тогда Гонсевский послал немецких наемников атаковать русских, но те были отбиты с большим уроном. Отбив немцев, русские стрельцы перешли в контратаку. Польская конница спешилась и открыла стрельбу по русским. Все это время русская конница не выходила из-за обозов, но когда поляки начали отступать к Москве, русские вышли из обоза, поляки остановились, чтобы дать им отпор, тогда русские опять ушли в обоз. Поляки двинулись к Москве, русская конница снова вышла из обоза и начала преследование поляков. Интервенты едва успели войти в Москву и больше уже из нее не выходили.

1 апреля ополчение подошло к стенам Белого города. Ляпунов встал у Яузских ворот, князь Трубецкой с Заруцким — напротив Воронцовского поля, костромские и ярославские воеводы — у Покровских ворот, Измайлов — у Сретенских ворот, князь Мосальский — у Тверских. 6 апреля русским удалось овладеть большей частью Белого города.

Со времен бегства из Тушина Лжедмитрия II «гулял» по Руси отряд Яна (Петра) Сапеги. Жили сапеженцы, как и положено, грабежом и никому не подчинялись. Сапега пытался создать союз с Лжедмитрием II в Калуге, а после смерти самозванца начал флиртовать с Ляпуновым, предложив сражаться вместе против поляков «за веру православную». Неразборчивый в средствах Ляпунов принял предложение Сапеги, но стороны не сошлись в цене — уж больно много требовал пан Сапега.

И вот в начале мая Сапега с отрядом появился у стен осажденной Москвы и стал лагерем на Поклонной горе. Представители Сапеги явились к Ляпунову и опять стали торговаться, и опять не сошлись в цене. Тогда у гонористого пана взыграл польский патриотизм, и он с боем прорвался в Москву. Однако проку от Сапеги было мало. С одной стороны, в Москве назревал голод, и кормить сапеженцев было накладно. С другой стороны, шайки разбойников, в которые превратилась частная армия Сапеги, могли окончательно разложить польский гарнизон. Поэтому Гонсевский не возражал, когда через несколько дней Сапеге наскучила Москва и он отправился «гулять» дальше, прихватив с собой несколько сотен поляков из войска Гонсевского. Позже некоторые русские историки, включая С. М. Соловьева, гадали, «зачем он (Гонсевский) себя ослабил таким образом?» Да его и спрашивать никто не стал! Договорились паны ротмистры с Сапегой и ушли со своими ротами.

Король Сигизмунд отправил к Москве небольшой отряд под командованием ротмистров Кишки и Конецпольского. Поляки же, засевшие в Москве, стали распускать слухи, что к ним на помощь идет гетман Ходкевич с большим войском. В знак радости поляки открыли большую стрельбу из ружей и пушек. Настрелявшись «в белый свет» и думая, что нагнали страху на Москву, поляки вечером 21 мая разошлись по домам и спокойно заснули. Но русские под стенами столицы не спали. За три часа до рассвета они тихо приставили лестницы и полезли на стены Китай-города. Полякам с большим трудом удалось отбить атаку на Китай-город. Однако в ходе упорного боя русские окончательно очистили от поляков Белый город.

Утром 23 мая Ляпунову сдались немецкие наемники, оборонявшиеся в Новодевичьем монастыре. По версии Казимира Валишевекого, казаки Заруцкого после сдачи монастыря изнасиловали всех монахинь, включая инокиню Ольгу (Ксению Годунову), а затем отправили их во Владимир. После этого русские периодически приближались к стенам Кремля и Китай-города и дразнили поляков: «Идет к вам на помощь гетман литовский с большою силою, идет с ним пятьсот человек войска! Больше не надейтесь, уже это вся Литва вышла. Идет и Конецпольский, живности вам везет, везет одну кишку», (кишка по-польски колбаса), еще кричали: «Радуйтесь, конец польский приближается!»

Королю Сигизмунду действительно было не до Москвы, он предпринимал отчаянные попытки покончить наконец со Смоленском.

12 апреля послам под Смоленском объявили, что на следующий день их отправят в Польшу. Напрасно Филарет и Голицын объясняли, что у них нет инструкций ехать в Польшу и даже нет средств на это путешествие. Рано утром им было велено садиться на речные суда. Когда русские стали садиться на суда, польская охрана перебила всех слуг и захватила все посольское имущество. Послы на трех судах под конвоем были отправлены вниз по Днепру.

Первоначально русские послы были заключены во владениях пана Жолкевского в местечке Каменки, а когда поляки сдались в Москве, Филарета и Голицына отправили подальше в замок Мальборг (Мариенбург).

Между тем силы гарнизона и жителей Смоленска иссякали. В городе свирепствовала цинга. Современники утверждали, что к концу осады из восьмидесяти тысяч жителей осталось не более восьми тысяч. Из Смоленска к королю перебежал некий Андрей Дедешин, который указал на слабые места в стене. Король велел построить там ряд осадных батарей. После нескольких дней бомбардировки стены рухнули. Ночью 3 июня 1611 г. поляки полезли в пролом. Начался бой на городских улицах. Смоленск горел. Несколько сотен горожан заперлось в соборной церкви Богородицы вместе с архиепископом Сергием. В собор ворвались поляки, архиепископ в полном облачении с крестом в руках пошел им навстречу. Какой-то пан ударил Сергия саблей по голове. Поляки начали в соборе рубить мужчин и хватать женщин. Тогда посадский человек Андрей Беляницын взял свечу и полез в подвал собора, где хранилось 150 пудов пороха. Как писал современник:

«И был взрыв сильный, и множество людей, русских и поляков, в городе побило. И ту большую церковь, верх и стены ее, разнесло от сильного взрыва. Король же польский ужаснулся и в страхе долгое время в город не входил».

Воевода Шеин был взят в плен, где подвергся жестоким пыткам. После допроса его отправили в Литву, где держали в оковах «в тесном заточении».

Взятие Смоленска вскружило голову королю. Вместо похода на Москву он немедленно распускает свою армию и едет в Варшаву. Видимо, на это решение повлияло и безденежье короля — наемникам нечем было платить. Но главным фактором все же была эйфория!

29 октября 1611 г. король провел в Варшаве триумф по образцу римских императоров. Через весь город в королевский замок проследовала пышная процессия, во главе которой ехал гетман Жолкевский. За ним следовало рыцарство. В открытой карете, запряженной шестеркой лошадей, сидел бывший московский царь Василий Шуйский, одетый в белую парчовую ферязь и меховую шапку. Этот седой старик смотрел сурово исподлобья. Напротив Василия сидели два его брата, а посередине — пристав. Братьев Шуйских вывели из кареты и подвели к королю. Они низко поклонились, держа шапки в руках. Жолкевский произнес длинную речь об изменчивости счастья, о мужестве короля, восхвалял его подвиги — взятие Смоленска и Москвы, поговорил о могуществе московских царей, последний из которых теперь стоял перед королем и бил челом. Тут Василий Шуйский, низко склонив голову, дотронулся правой рукой до земли и потом поцеловал эту руку; Дмитрий Шуйский поклонился до самой земли, а младший брат Иван трижды поклонился и заплакал. Жолкевский продолжал свою речь. Он говорил, что вручает братьев Шуйских королю не как пленников, но для примера счастья человеческого, и просил отнестись к ним благосклонно. И братья Шуйские в ответ опять низко кланялись. Когда гетман закончил речь, Шуйских допустили к королевской руке. По словам современников, это было великое зрелище, вызывающее удивление и жалость. Тут в толпе панов послышались голоса, требовавшие отомстить Шуйскому как виновнику смерти многих поляков. Юрий Мнишек требовал мести за свою дочь. Братьев Шуйских заключили в Гостынском замке в нескольких верстах от Варшавы.