Это маленькое войско, имевшее в своем распоряжении в избытке разные припасы, оружие и даже пушки, поплыло вверх по Чусовой до ее притока реки Серебряной. Отсюда казаки перетащили свои струги в Туру и стали спускаться по ней вниз. По пути им встретился городок, в котором правил данник Кучума Епанча. Люди этого князька никогда не видели огнестрельного оружия, и как только казаки дали по ним залп, разбежались. Победители разграбили город и отправились дальше к низовьям Тобола, повсюду устрашая и разгоняя выстрелами туземное население. Некоторые из беглецов поспешили к Кучуму и принесли ему весть о нашествии русских. По свидетельству летописей, они говорили хану: «Пришли воины с такими луками, что огонь из них пышет, а как толкнет, словно гром с небеси. Стрел не видно, — а ранит и на смерть бьет, и никакими сбруями нельзя защититься! И панцири и кольчуги наши навылет пробивают».
Кучум оценил угрозу, собрал свое войско и стал на берегу Иртыша недалеко от устья Тобола, на горе, называемой Чувашево. Вперед он послал царевича Махметкула, который во главе десятитысячного конного войска внезапно напал на казаков на берегу Тобола вблизи урочища Бабасан. Казаки встретили татар огнем из пушек и пишалей. Нескольких залпов оказалось достаточно для того, чтобы обратить вражеское воинство в бегство. Вслед за тем должна была произойти решительная битва с главными силами Кучума. Спустившись 'к устью реки, казаки увидали против себя такое множество врагов, что на одного казака приходилось тридцать сибиряков. Тогда собрался казачий круг и стал рассуждать, что им делать дальше. Некоторые советовали уклониться от боя, другие же, в том числе и сам Ермак, говорили: «Куда нам бежать? Уже осень; реки начинают замерзать. Не положим на себя худой славы. Вспомним обещание, что мы дали честным людям перед Богом. Если мы воротимся, то срам нам будет и преступление слова своего; а если Всемогущий Бог нам поможет, то не оскудеет память наша в этих странах и слава наша вечна будет». Все единогласно решили пострадать за православную веру и послужить государю до смерти. Сражение началось утром 23 октября 1582 г. Татары скрывались в засеке. Заметив приближение казаков, они засыпали их тучей стрел, а затем сделали вылазку. Однако стрелы оказались бессильны против беглого огня ружей и пушек. Хотя сибиряки дрались с отчаянной храбростью, они потерпели полное поражение и после упорного рукопашного боя бежали. Кучум скрылся в ишимских степях, едва успев захватить часть своей казны. Казаки потеряли в этом бою сто семь человек. 26 октября Ермак вступил в столицу Сибирского царства город Искер или Сибирь и захватил там большой запас мехов, азиатских тканей и разных драгоценностей. В городе не осталось тогда ни одного сибиряка: быстрый успех русских навел всеобщий страх на подданных Кучума. Потом татары, остяки и вогуличи со своими князьями стали приходить в столицу и бить челом о принятии их в русское подданство. Таким образом, огромный край покорился горстке храбрецов. Ермак всех приводил к присяге на имя государя и обращался с побежденными ласково. Своим казакам он строго запретил чинить туземцам хоть малейшее насилие.
Наступившая зима не позволила Ермаку продолжить завоевание Сибири.
Он оставался в Искере. О Кучуме не было никакого слуха. Весной 1583 г. царевич Махметкул стал подбираться к Искеру, но Ермак узнал об этом заранее, послал против него 60 человек, которые неожиданно напали на сонных татар, схватили Махметкула и привезли его к своему предводителю, Ермак обошелся с ним очень ласково. Весь год он продолжал подчинять данников Кучума и между прочим взял остяцкий город Назым. Но вскоре счастье начало изменять отважному атаману: стал ощущаться недостаток в съестных припасах, распространились болезни. Один из местных князей Карача-Мурза притворился верным слугой русского царя и просил у Ермака помощи против ногайцев. Ермак послал ему атамана Ивана Кольцо с небольшой дружиной в сорок человек, но татары вероломно напали на них и перебили всех до последнего. Другой атаман, Яков Михайлов, отправился искать пропавших товарищей, но сам был захвачен врагами и убит. Вслед за тем Карача с большой татарской силой осадил Ермака и атамана Мещеряка в самом Искере, думал принудить их к сдаче голодом, но казаки сделали вылазку и рассеяли осаждавших. Ермак перешел в наступление, совершил поход вверх по Иртышу и счастливо покорил несколько улусов. Незначительные военные действия продолжались в течение всего 1584 г.