兼并喀山的斗争开始于15世纪末，16世纪由于土耳其的傀儡喀山汗萨夫·吉列伊积极推行反俄政策而加剧。为了更有效地与喀山汗国进行斗争，瓦西里三世建立了一个据点——瓦西里苏尔斯克要塞。伊凡四世政府试图以和平方式使喀山汗国与俄罗斯重新合并，但未成功，不得不诉诸武力。1545年的喀山远征具有军事示威的性质，它加强了莫斯科追随者在喀山汗国的地位，萨夫·吉列伊被逐，由伊凡四世的傀儡沙赫·阿利接替。由于土耳其追随者在喀山重新掌权，才进行了1547～1548年和1549～1550年的喀山远征，但均以失败告终，其失败的原因是未做好物质准备，而且气候条件不利，这给在喀山附近集结火炮和实施围攻作业造成了困难。
1552年的喀山远征是在夏天进行的，做了周密的准备，特点是战略意图明确。远征前一年，俄罗斯人在通往喀山的道路上新建了一个据点——斯维雅什斯克要塞。通过外交途径，使诺盖帐汗国脱离了反俄同盟。由于伊凡四世的军事改革，俄军的组织和技术装备有了改善。远征的计划是：将俄军各团集结在莫斯科以南，以便击退克里木鞑靼人可能进行的袭击，然后迅速向喀山推进，实施周密准备的强攻，夺取这个在当时来说相当坚固的要塞。
1552年6月16日，俄军从集结地域出发，6月24日，以一部兵力击溃了进逼图拉并得到土耳其精兵部队加强的克里木汗杰夫列特·基列的军队。7月3日，俄军分兵两路向喀山进发：先遣团、加强团和右翼团经梁赞至喀山，左翼团、警卫队和沙皇卫队经弗拉基米尔、木罗姆至喀山。早在3～4月间，攻城炮兵、弹药和粮食已经水路运抵斯维雅什斯克。各路纵队每昼夜平均行程达25公里，8月4日前在博龙切夫古城遗址会合，然后成一个总纵队继续开进，于8月13日抵达斯维雅什斯克，8月23日包围了喀山。围攻喀山的俄军共有15万人，150门火炮。喀山汗亚季加尔的军队约有6.5万人，100门火炮。亚季加尔的计划是，在亚潘恰的野战部队和同盟军——马里人的支援下，由要塞卫戍部队对喀山采取积极防御。马里人的任务是从后方对俄军各团实施突击。伊凡四世的计划是：击溃敌人的野战部队，以后经过周密的炮火和工程准备，猛攻要塞。8月23日，喀山卫戍部队就以达1.5万人的兵力开始出击。这样的出击一直持续到该城被攻占。8月29～30日，俄军用连绵不断的堑壕、板墙、土筐将喀山团团围住，部署了几个炮兵连，开始炮击要塞。为了炮击城内街区，根据工程师伊凡·威罗德科夫的方案，为50门火炮建造了一个13米高的活动炮塔。爆破作业发挥了重要作用。俄军在城脚下挖掘地道放置地雷，炸毁了要塞的城墙和城门，破坏了喀山的供水系统。8月30日，戈尔巴特·舒伊斯基将军的部队击溃亚潘恰部队，几天之后就攻占了喀山野战部队的各支撑点。
10月2日，在卫戍部队拒绝放弃城市后，俄军以7个纵队开始强攻要塞，从阿尔斯克原野方向实施主要突击。临近中午，预备队投入战斗，粉碎了鞑靼人的抵抗，夺取了要塞。
周密的远征计划，认真的行军准备，包围和强攻要塞的高超艺术等等，保证了1552年喀山远征的胜利。围攻喀山是俄军进行地雷战的首次大规模的尝试。远征的胜利还由于在图拉附近击溃了克里木鞑靼人，使后方得到保障。1552年的喀山远征不仅确保了俄罗斯国家东部边境的安全，而且还削弱了土耳其—克里木封建主在东欧的地位，决定了阿斯特拉罕汗国和诺盖帐汗国的命运。后来，伊凡四世于1556年打败阿斯特拉罕汗国，占领阿斯特拉罕，从而保障了伏尔加河商路的畅通，打开了俄罗斯通往高加索、中亚、外乌拉尔的通路。1552年的喀山远征和攻占喀山证明了伊凡四世及其亲密顾问和助手——阿达舍夫、勤务（炮兵）将军莫罗佐夫、工程师威罗德科夫、团将军沃罗滕斯基、莫罗佐夫、库尔布斯基、戈尔巴特·舒伊斯基、谢列布里亚内·奥博连斯基等人高超的统帅艺术。