Седьмого июля 1774 года казанский губернатор Яков Илларионович Брандт получил письмо от татарина Мусалима Алмаметева, в котором сообщалось, что тремя днями ранее Пугачев находился в селе Мамадыш, неподалеку от Казани. Однако губернатор не поверил этому, полагая, что преследовавший Пугачева Михельсон не дал самозванцу так близко подойти к городу. Однако в городе началась паника, дворяне и богатые купцы торопились отправить свои семьи и имущество в более безопасные места. Не верили слухам «о приближении к самой Казани злодея Пугачева» и другие начальники, в том числе прибывший туда в ночь на 8 июля недавно назначенный руководителем Казанской и Оренбургской секретных комиссий Павел Сергеевич Потемкин. Впрочем, он обещал государыне «по первому известию о приближении его от Вятки к Казани выйти во главе отряда навстречу самозванцу». В это время Михельсон, чей переход от Уфы был задержан многочисленными боями с башкирскими отрядами, все еще искал пути переправы через Каму, так как восставшие постарались уничтожить все мосты, паромы и лодки.
Брандт выслал навстречу самозванцу команду из сотни пехотинцев, 83 егерей и одной пушки во главе с полковником Н.В. Толстым. 10 июля у села Высокая Гора Пугачев встретил ее с авангардным отрядом, численность которого составляла примерно тысячу человек. После недолгого боя толстовская команда была уничтожена: полковник был убит, более пятидесяти солдат попали в плен, остальные погибли или разбежались. Уже на следующий день, 11 июля, Пугачев с войском, в котором было около двадцати тысяч человек, расположились у села Царицына в семи верстах восточнее Казани.
Казань в то время была не только губернским городом, но и крупным промышленным и торговым центром Заволжья. Разделенная на три части — кремль, город и слободы, — она насчитывала приблизительно девять тысяч жителей. 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; между рощей и заводами пролегал Сибирский тракт.
Накануне появления бунтовщиков для защиты города явно не хватало войск и вооружения. По разным данным, властям приходилось рассчитывать на гарнизон от семисот до полутора тысяч человек. Правда, к обороне готовились и местные жители, в том числе и ученики гимназии. По приказанию властей начали возводить оборонительную линию. 3 июля было объявлено, что весь город будет обнесен рогатками, за которыми поставят 200 пушек. Город и слободы и впрямь окружили рогатками, но вот пушек оказалось куда меньше обещанного — всего пять. Для полноты картины следует добавить, что у оборонявшихся отсутствовала дисциплина, а у руководства — согласованность действий по защите города.
Расположившись у села Царицына, Пугачев 11 июля отправил в Казань три манифеста: губернатору Брандту, русскому населению города и тамошним татарам, жителям Новой и Старой татарских слобод. Хотя тексты манифестов до нас не дошли, из следственных показаний бунтовщиков известно, что «Петр Федорович» требовал покориться ему, «обещая за то разныя милости». Конечно, губернатор покоряться не собирался, а вот некоторые жители явно симпатизировали восставшим. Так, например, рассказывали, что к самозванцу приходили татары и приглашали его в Казань, обещая «вспомоществование». Кроме того, они указали Пугачеву дорогу, по которой безопаснее всего войти в город. В тот же день самозванец со сподвижниками «ездил к Казане для осматривания городских укреплений и способных мест ко взятью».
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). Вскоре после этого совещания начался штурм Казани. Бунтовщикам удалось захватить слободы и город, однако они не овладели крепостью, в которой укрылись остатки гарнизона, часть жителей и начальство, в том числе губернатор Брандт, Потемкин, архиепископ Вениамин. Во время штурма восставшие устроили пожар, в результате которого большая часть города сгорела.
Некоторые противники восставших не жалели красок для описания террора, устроенного пугачевцами: те «бесчеловечнейшим образом» убивали «всех попадающихся им в немецком платье», полагая, что в таком «богопротивном» одеянии могли ходить только дворяне и чиновники; бросали в огонь младенцев, насиловали и убивали женщин; грабили дома, церкви, монастыри и творили в храмах различные святотатства. На этом фоне совершенно безобидным выглядит сообщение, что какая-то часть казанских жителей была просто захвачена в плен. Впрочем, из показаний самих повстанцев порой также вырисовывается довольно страшная картина пребывания самозваного «царя» и его войска в Казани. Афанасий Перфильев, например, вспоминал, как во время пожара пугачевцы «разъезжали по городу и противных кололи и стреляли». А из показаний самого Пугачева известно, что «несколько человек чиновных» было «засечено плетьми».
Все источники единодушны в том, что в Казани бунтовщики грабили и убивали и что именно они подожгли город. Однако выяснить, сколько именно людей погибло от рук восставших, действительно ли имели место вышеперечисленные зверства по отношению к женщинам и младенцам, и многие другие подробности повстанческого террора гораздо труднее. В одном из списков погибших, составленном в губернской канцелярии, перечислено 188 человек. В него включены: генерал-майор — 1, штаб- и обер-офицеры, а также прочие дворяне — 23, обер-офицерская жена — 1, унтер-офицеры и прочие нижние военные чины — 37, немцы и нижние штатские чины — 15, купцы и цеховые — 49, суконщики — 8, дворовые люди и помещичьи крестьяне — 42, ямщики — 7; пятеро, по всей видимости из простолюдинов, сгорели во время пожара. Но нельзя исключать, что погибших было больше. Так, в ведомости, составленной в той же канцелярии 1 августа 1774 года, помимо 164 убитых и погибших во время пожара, упоминаются 129 раненых и 486 пропавших без вести. На основании различных списков погибших несложно прийти к выводу, что среди них было гораздо больше представителей непривилегированных слоев населения, чем дворян. Ни один официальный документ не сообщает об изнасилованиях, якобы имевших место 12 июля, да и вообще убитые женщины упоминаются крайне редко: в списке 188 убитых — одна обер-офицерская жена, а в списке погибших, приведенном А.С. Пушкиным, — жена коллежского асессора Федора Попова. О гибели малолетних детей в этот день официальные документы также молчат.
Если верить спискам, среди погибших в день штурма не было представителей духовенства. Более того, купец И.А. Сухоруков подчеркивал, что, хотя монахини и игуменья казанского монастыря «были выгнаты в Савиновскую мельницу козаками, но вреда им никакого не причинили». Правда, он же утверждал, что священники грузинской церкви, боясь расправы, ходили «в одной рубахе и босиком, чтоб козаки их не узнали». А вот данные о разорении храмов подтверждаются. Согласно ведомости от 1 августа 1774 года, в Казани «погорело и разграблено» 25 церквей, три монастыря. Эта же ведомость говорит, что 12 июля «разных граждан домов сгорело и разграблено 1772», а осталось всего 298. Впоследствии сменивший Брандта на губернаторском посту князь Платон Мещерский представил ведомость, в которой указывалось, что из 3186 общественных и частных зданий Казани сгорело 2193. Подтверждаются также сведения о пленении пугачевцами жителей Казани. Согласно официальному источнику, в плен попало подавляющее число горожан.
В Казани повстанцы освободили заключенных в тюремных камерах Казанской секретной комиссии колодников, которых было, по разным сведениям, от 153 до 415 человек. Среди прочих освобожденных повстанцами был старый знакомый Пугачева игумен Филарет, а также родственники самозванца — его двоюродный племянник Федот и первая жена Софья с детьми Трофимом, Аграфеной и Христиной. Пугачев приказал посадить семью в телегу и поселить их в лагере в отдельную палатку, объяснив казакам, что это «ево друга казака Пугачева жена», засеченного за верность «государю».
Однако почему Пугачев столь легко овладел Казанью и что помешало ему захватить ее полуразрушенную крепость? На первый вопрос ответить нетрудно: в городе не имелось достойных военачальников, а гарнизон был незначителен, к тому же солдаты зачастую при виде повстанцев разбегались или переходили на их сторону. А вот на второй вопрос найти ответ сложнее. На следствии самозванец рассказывал, что «по крепости он не палил для того, что весь город был в огне», а потому «и сволочь свою отвел на Арское поле». Пожар в качестве обстоятельства, помешавшего захватить крепость, называл не только Пугачев. О «пламени зажженных около крепости публичных и приватных зданий» вспоминал купец И.А. Сухоруков и писал архимандрит казанского Спасо-Преображенского монастыря Платон Любарский. Помимо того, оставить крепость в покое повстанцев заставили, по мнению спасского архимандрита, зависть к товарищам, вовсю грабившим город, и вести о приближении к Казани отряда Михельсона. Тогда, «отступя в лагерь», бунтовщики «с досады во многих местах зажгли город». Правда, архимандрит Платон не был очевидцем событий 12 июля, а описывал их со слов тех, кто сражался с Пугачевым или оказался у него в плену.
Из свидетельств купца Сухорукова следует, что город был подожжен уже после неудачной попытки овладеть крепостью, а сама эта неудача, согласно показаниям некоторых повстанцев, была обусловлена тем, что защитники крепости оказали нападавшим «великое супротивление». Прежде всего, они успели запереть крепостные ворота и завалили их камнями и бревнами. Кроме того, П.С. Потемкин жесткой рукой подавил упаднические настроения, повесив двух человек, предлагавших сдать крепость. Возможно, определенную роль сыграла и весть о приближении правительственных войск.
Так или иначе, повстанцы оставили крепость в покое, покинули город и расположились близ него. В крепости ждали помощи от правительственных войск, в то же время не особенно веря в нее. Во всяком случае, такое впечатление создается из письма П.С. Потемкина своему могущественному родственнику от 12 июля, написанного в осажденной крепости: «...уповают, что Михельсон севодни будет, однако трудно ему будет в городе их поражать; сказывают, что Гагрин и Жолобов дни через три будут... и если Гагрин, Михельсон и Жолобов не будет, то не уповаю долее семи дней продержать, потому что с злодеем есть пушки и крепость очень слаба». Потемкин был в отчаянии: «...я в жизнь мою так несчастлив не бывал...» — и, кажется, даже не сильно преувеличивал, когда писал: «И так мне осталось одно средство — при крайности пистолет в лоб, чтоб с честью умереть как верному подданному ее величества, которую я Богом почитаю».