Подошел Пугачев к Казани 11 июля. С ним было более 20 тысяч человек. Город, располагавшийся при слиянии реки Булак с рекой Казанкой, впадавшей в Волгу, был по преимуществу деревянным. В западной его части помещалась крепость (кремль) со Спасским монастырем в юго-восточном ее углу. К востоку от нее — собственно город с гостиным двором и Девичьим монастырем, стоявшими поблизости от крепости; еще дальше на восток — предместья города: в юго-восточной части — Архангельская и Суконная слободы; здесь шла дорога на Оренбург; севернее их находилось Арское поле, здесь тоже находились слободы, а также загородный губернаторский дом, кирпичные заводы, роща помещицы Неёловой; между рощей и заводами пролегал Сибирский тракт. Вокруг крепости и города были сделаны земляные батареи. Между ними поставили рогатки.
Войск в Казани было мало — большинство военных частей разослали в места военных действий с повстанцами. К обороне города, помимо наличных регулярных частей (до 2 тысяч человек), привлекли всех, кого сыскали: гимназистов, городских обывателей. Распределили начальников по участкам обороны. Потемкин утверждал в том же донесении императрице, «что город совершенно безопасен». Он заверил ее, что скорее погибнет, чем допустит мятежников атаковать город, выступит с деташементом «навстречу злодею».
Пугачев при подходе к Казани 10 июля разбил отряд полковника Толстого (200 человек с одним орудием), высланный Брандтом. Командир и часть солдат погибла в стычке, 53 человека перешли к повстанцам, остальные разбежались. Подойдя к городу, Пугачев приказал Дубровскому написать три указа (к администрации, русскому населению города, татарам) — жителей Казани призывали в нем к покорности «государю», сдаче города. Овчинников поехал с ним к городу, но его отказались принять.
Более чем 20-тысячное войско Пугачева делилось на полки по 500 примерно человек в каждом. Вооружены были плохо — ружей мало, в основном дубины, колья, заостренные шесты, луки со стрелами. Но Емельян получил из Казани известия, что сил для ее защиты там мало, а многие жители ему сочувствуют.
Полки восставших расположились тремя большими частями у восточных окраин Казани. У Суконной слободы стоял отряд самого Пугачева; севернее, на Арском поле, — отряды Белобородова и Минеева; еще севернее, у реки Казанки, — отряд Овчинникова.
11 июля Пугачев со свитой в 50 человек яицких казаков осматривал укрепления города, намечал план штурма. Вечером по его приказу Белобородов сделал вторую рекогносцировку. Когда он подъехал к городу, Потемкин, стоявший с отрядом (450 пехоты, 250 конных) на своем месте, вышел из-за рогаток. Белобородов отступил. Ни одного выстрела не прозвучало, но генерал на следующий день писал своему всесильному брату: «Вчера неприятель (всего-то небольшая группа Белобородова, ходившая в разведку! — В. Б.) атаковал Казань, и мы его отогнали».
12 июля, рано утром, Пугачев вызвал к себе полковников и советников, яицких казаков Я. Давилина, И. Творогова, Ф. Чумакова, А. Овчинникова, Идыра Баймекова и др. Обсудили план предстоящего наступления. Совещание приняло решение, и Пугачев приказал с четырех сторон, четырьмя колоннами, идти на штурм. В нем должны были участвовать все повстанцы, даже те, у кого не было никакого оружия (они помогали криками).
Вдоль Сибирского тракта наступали отряды Белобородова и Минеева. Шли они под прикрытием возов с соломой, между ними везли пушки. Заняли рощу Неёловой, домики вдоль тракта. Ветер дул в сторону города, гнал туда дым. Потемкин выслал навстречу повстанцам авангард подполковника Неклюдова, но его окружили с трех сторон. Прийти к нему на помощь Потемкин не отважился, отошел за рогатки, увидев, что «злодеи» охватывают его фланги.
Минеев с отрядом, заняв губернаторский дом, сбил гимназистов с батареи, которую они защищали, и появился в тылу у защитников рогаток.
По левому флангу наступления, где им руководил Пугачев, повстанцы обрушили на защитников Суконной слободы картечный огонь из пушек. На ее пылающие улицы ворвались повстанцы. А защитники слободы «с одной робости, оставив неприятелю пушки и весь снаряд, без всякого порядка, опрометью в крепость побежали»; многие солдаты и жители перешли к Пугачеву. В крепость скрылись и другие — Потемкин с теми, кто у него остался (конные чуваши тоже перебежали к повстанцам), гимназисты и пр. При отступлении по приказу того же Потемкина в городской тюрьме и частных домах перебили немало колодников. Но большинство их восставшие освободили. В их числе оказались жена Пугачева Софья и дети — сын Трофим, дочери Аграфена и Христина. Их отправили в повстанческий лагерь. По дороге туда Трофим, одиннадцатилетний мальчик, заметил отца, проезжавшего неподалеку, и крикнул матери:
— Матушка! Смотри-ка батюшка меж казаков ездит!
— Экой собака, неверный супостат!
Пугачев услышал возглас жены. Подъехал с казаками. К ним и обратился:
— Вот какое злодейство! Сказывают, что это жена моя. Это неправда! Она подлинно жена друга моего Емельяна Пугачева, который замучен за меня в тюрьме под розыском. Помня мужа ее мне одолжение, я не оставлю ее!
Пугачев и в этой кутерьме продолжающегося боя не растерялся, продолжая выступать в роли «государя». Софья же онемела от такого оборота, ни слова не могла сказать. Дети тоже молчали, подавленные… Их отец приказал:
— Подвезите вот этой бабе телегу и посадите ее с ребятами.
Семью увезли в лагерь. Пугачев же поскакал к крепости. Туда спешил и Минеев. Но оба опоздали — крепостные ворота оказались запертыми. От гостиного двора и Девичьего монастыря восставшие открыли пушечный огонь по кремлю. Город пылал, огонь подступал к крепости. Многие казанские жители — работные люди, ремесленники, дворовые, вольнонаемные — присоединялись к восставшим. Все они вместе чинили расправы с представителями администрации, казанской знати.
Пожар и известие о приближении Михельсона заставили Пугачева отвести свои силы в лагерь. Он находился у села Царицына, в семи верстах к востоку от города. Туда через Арское поле и вернулись повстанцы. Пугачев отложил штурм крепости — единственной части города, оставшейся в руках властей. Казань была взята в результате штурма войска Пугачева, и это стало самым большим успехом восставших на всем протяжении Крестьянской войны.
Пугачев, возвращаясь из горевшей Казани, объявил прощение всем пленным, которые в большом числе, стоя на коленях, ждали его на Арском поле. Приехал в лагерь. Для Софьи и детей приказал поставить особую палатку. Некоторые из «ближних» любопытствовали:
— Что это за женщина?
— Это друга моего, донского казака Емельяна Ивановича, жена.