Чтобы измотать ее защитников, штурм крепостных стен велся беспрерывно, днем и ночью. Штурмующие отряды сменяли друг друга, отдыхали и вновь устремлялись на приступ русского города. 21 декабря неприятель ворвался через пролом в город. Сдержать этот многотысячный поток монголов рязанцы были уже не в силах. Последние схватки проходили на горящих улицах, и победа воинам хана Батыя досталась дорогой ценой.
Однако уже вскоре завоевателей ждала расплата за уничтожение Рязани и истребление ее жителей. Один из воевод князя Юрия Игоревича – Евпатий Коловрат, бывший в дальней поездке, узнав о вражеском нашествии, собрал воинский отряд в несколько тысяч человек и стал неожиданно нападать на незваных пришельцев. В схватках с воинами рязанского воеводы монголы стали нести большие потери. В одном из боев отряд Евпатия Коловрата был окружен, и остатки его погибли вместе с отважным воеводой под градом камней, которыми стреляли метательные машины (наиболее мощные из этих китайских изобретений метали огромные камни, весом до 160 килограммов, на несколько сот метров).
Монголо-татары, быстро опустошив рязанскую землю, перебив большую часть ее жителей и взяв многочисленный полон, двинулись против Владимиро-Суздальского княжества. Хан Батый повел свое войско не прямо на стольный град Владимир, а в обход, через Коломну и Москву, чтобы миновать глухие Мещерские леса, которых степняки побаивались.
Навстречу врагу из Владимира вышло княжеское войско, во много раз уступавшее по численности силам Батыя. В упорном и неравном сражении под Коломной княжеская рать была разбита, и большая часть русских воинов погибли на поле брани. Затем монголо-татары сожгли Москву, тогда небольшую деревянную крепость, взяв ее приступом. Такая же участь постигла и все прочие небольшие русские городки, защищенные деревянными стенами, которые встречались на пути ханского войска.
3 февраля 1238 года Батый подошел к Владимиру и осадил его. Великого князя владимирского Юрия Всеволодовича не было в городе, он собирал дружины на севере своих владений. Встретив решительное сопротивление владимирцев и не надеясь на скорый победный штурм, Батый с частью своего войска двинулся к Суздалю, одному из самых больших городов на Руси, взял его и сжег, истребив всех жителей.
После этого хан Батый возвратился к осажденному Владимиру и начал устанавливать вокруг него стенобитные машины. Чтобы не дать защитникам Владимира вырваться из него, город за одну ночь обнесли крепким тыном. 7 февраля столица Владимиро-Суздальского княжества была взята штурмом с трех сторон (от Золотых ворот, с севера и со стороны реки Клязьмы) и сожжена. Такая же участь постигла все другие города на земле Владимирщины, взятые с боя завоевателями. На месте цветущих городских поселений оставались только пепелища и развалины.
Тем временем великий князь владимирский Юрий Всеволодович успел собрать небольшое войско на берегах реки Сити, куда сходились дороги из Новгорода и с Русского Севера, из Белоозера. 4 марта 1238