7(17) июня 1611 г. к Москве подошел отряд Я. Сапеги, вставший лагерем на Поклонной горе. Он состоял в основном из поляков, служивших ранее Лжедмитрию II. Руководители Первого ополчения, многие из которых также ранее служили самозванцу, начали переговоры о переходе Я. Сапеги на их сторону, однако они закончились неудачно. В этих условиях Я. Сапега решился действовать в пользу осажденных соотечественников и снять осаду с Москвы, но это ему не удалось. Попытка прорваться против Лужников была отбита. Тогда Я. Сапега ударил около Тверских ворот, но снова неудачно. Потерпев поражение, он отошел к селу Братошину на Переяславской дороге, а затем к Переславлю-Залесскому. А. Гонсевский отпустил с ними часть своего войска (около 3,5 тыс. человек). Причиной этого действия, ослабившего польский гарнизон в Москве, стал недостаток продовольствия. Съестные припасы для себя, конский корм поляки должны были доставать в бою. А. Гонсевский, отпуская своих воинов с Я. Сапегой, возможно, надеялся, что они вернутся обратно с провизией. Вслед за ушедшими поляками П.П. Ляпунов отправил в погоню А.З. Просовецкого, но Я. Сапега разбил его в Александровой слободе и осадил Переславль.
Прорыв поляков из Кремля во многом стал следствием несогласованности действий руководителей ополчения – воеводы не слушались друг друга и вели военные действия во многом самостоятельно.
Между тем Первое ополчение продолжало осаду Кремля и Китай-города, в которых оставалось чуть более 3 тыс. поляков, не считая небольшого числа наемников-немцев. Узнав о слабости сил польского гарнизона, П.П. Ляпунов в ночь с 11(21) на 12(22) июня 1611 г. предпринял штурм стен Китай-города. Была даже захвачена одна из китай-городских башен. Но поляки подняли тревогу, и приступ был отбит. Воспользовавшись паникой, русские обратились в противоположную сторону, к башням Белого города, находившимся у поляков, – Никитской, Алексеевской, воротам Трехсвятским, Чертольским и Арбатским и в течение дня смогли овладеть ими всеми. На следующее утро русские осадили две роты поляков и 500 немцев в Новодевичьем монастыре и через пять дней принудили их к сдаче. В Замоскворечье у каменных церквей Св. Георгия в Яндове и Св. Климента на Ордынке были поставлены острожки, из которых ополченцы стреляли по Кремлю и препятствовали попыткам осажденных посылать гонцов к польскому королю.
А. Гонсевский более не предпринимал попыток прорыва осады и надеялся лишь на помощь Сигизмунда III. Но тому было не до Москвы, а нужно было прежде всего покончить с Смоленском. Король, убедившись в провале своих замыслов заставить московских послов принудить защитников Смоленска капитулировать, еще 26 марта (5 апреля) 1611 г. велел арестовать их, а затем отправил в Польшу.
Смоленск, лишенный соли, находился в катастрофическом состоянии: цинга опустошала его. Из 80 тыс. жителей, числившихся при начале 20-месячной осады, едва насчитывалось 8 тыс. Тем не менее оставшиеся в живых не думали о сдаче. Перебежчик А. Дедешин указал королю на часть стены, построенную наспех сырой осенью и потому непрочную. В начале июня 1611 г. Сигизмунд велел обратить пушки в сторону Авраамиевских ворот, и они были разрушены. Затем была взорвана стена у Крылошевских ворот, стоявшая на краю оврага. В ночь на 3(13) июня 1611 г. поляки через пролом вошли в город. Воевода М.Б. Шеин, оборонявшийся в Коломенской башне с 15 ратниками и семьей, был схвачен в плен, а часть жителей, не пожелавших сдаться, заперлась в Успенском соборе и взорвала его порохом, находившимся внизу в погребах.
Казалось, что после взятия Смоленска король должен был идти к Москве, однако армия была обескровлена (общие потери поляков во время осады достигли 30 тыс. человек), и ему пришлось распустить войско и отправиться на сейм в Варшаву. На помощь Москве и осажденному в ней польскому гарнизону из Ливонии был вызван литовский гетман Я. Ходкевич, приступивший к сбору отрядов для нового похода. Но подготовка к нему шла крайне медленно, поскольку в Польше полагали, что взятием Смоленска война окончена, и 19(29) октября 1611 г. наслаждались зрелищем торжественного въезда в Варшаву пленного царя Василия Шуйского. После этого он был заключен с братьями в Гостынском замке, в нескольких милях от Варшавы. Там же он и скончался 12(22) сентября 1612 г. Через два месяца умерли кн. Д.И. Шуйский и его жена Екатерина.
Тем временем поляки, находившиеся в Москве, продолжали сидеть в осаде. Ополченцы не проводили против них активных действий. Причиной этого стало то, что как и в 1606 г. у И.И. Болотникова, в едином политическом союзе против общего врага оказались непримиримые социальные враги. Антагонизм между казаками и детьми боярскими явно вел к распаду ополчения. На это накладывалось и личное соперничество между Иваном Заруцким и Прокопием Ляпуновым.