В конце января 1563 года русская армия подошла к Полоцку, а 31 числа началась его осада. Главную роль в овладении крепостью сыграла тяжелая артиллерия. Осадные орудия ни на один день не прерывали обстрел, причем для этой цели использовали зажигательные снаряды и каленые ядра. В результате, через неделю после начала осады стена была частью снесена, частью выжжена. 7 февраля московские ратники овладели посадом, еще через неделю комендант крепости сдал кремль, после чего он и местный епископ, взятые в плен, были отосланы в Москву. Всех бывших в литовском гарнизоне наемников русский царь, щедро одарив, отпустил на родину. После взятия Полоцка московские воеводы углубились в литовскую территорию и едва не дошли до Вильно.
Завоевание Полоцка знаменовало собой пик успехов Московского воинства в Ливонской войне. Уведомляя главу русской церкви, митрополита Макария, об этой своей победе, царь писал ему в Москву: «Исполнилось пророчество русского угодника, чудотворца Петра-митрополита о городе Москве, что взыдут руки его на плещи врагов его: Бог несказанную свою милость излиял на нас, недостойных, вотчину нашу, город Полоцк, нам в руки дал».
Победа над Полоцком отдавала триумфом, воскресившим в памяти времена покорения Казани и Астрахани. Ссылаясь на летописи того времени, историк С.М. Соловьев так описывает триумфальное возвращение царя в Москву:
«Царь возвратился в Москву так же торжественно, как из-под Казани: в Иосифовом монастыре встретил его старший сын, царевич Иван; на последнем ночлеге к Москве, в селе Крылатском, встретили его младший сын, царевич Федор, брат Юрий, ростовский архиепископ Никандр с другими епископами, архимандритами, игуменами. Митрополит со всем духовенством московским встретил у церкви Бориса и Глеба на Арбате; Иоанн бил им челом, что милостию пречистой богородицы, молитвами великих чудотворцев и их молитвами Господь Бог милосердие свое свыше послал, вотчину его, город Полоцк, в руки дал. Духовенство государю многолетствовало на его вотчине, благодарение великое и похвалы воздавало, что своим великим подвигом церкви святые от иконоборцев-люторей очистил и остальных христиан в православие собрал».
А историк Виппер относительно полоцкого завоевания оставил такое суждение:
«Грозный имел право гордиться своей победой. В механизме военной монархии все колеса, рычаги и приводы действовали точно и отчетливо, оправдывали намерения организаторов; под стать военным средствам складывалось и управление вновь покоренного края».
Сам царь очень высоко ценил завоевание Полоцка и гордился этой своей победой. В нем не было и тени сомнения в том, что город с окружающей его областью попал в его державу навсегда, а потому он принял самые радикальные меры для его укрепления и бережения. Воеводой в Полоцке Иван Васильевич оставил князя Петра Шуйского. Достоянием потомков стал подробный наказ царя новому полоцкому воеводе:
«Укреплять город наспех, не мешкая, чтоб было бесстрашно; где будет нужно, рвы старые вычистить и новые покопать, чтобы были рвы глубокие и крутые; и в остроге, которое место выгорело, велеть заделать накрепко, стены в три или четыре. Литовских людей в город, приезжих и тутошних детей боярских, землян и черных людей ни под каким видом не пускать, а в какой-нибудь торжественный, в великий праздник, попросятся в Софийский собор литовские люди, бурмистры и земские люди, то пустить их в город понемногу, учинивши в это время береженье большое, прибавя во все места голов; и ни под каким бы видом без боярского ведома и без приставов ни один человек, ни шляхтич, ни посадский, в город не входил, в городе должны жить одни попы у церквей со своими семьями, а лишние люди у попов не жили бы. В городе сделать светлицу, и ночевать в ней каждую ночь воеводам со своими полками поочередно; с фонарем ходить по городу беспрестанно. Управу давать литовским людям, расспрося про здешние всякие обиходы, как у них обычаи ведутся, по их обычаям и судить; судебню сделать за городом в остроге; выбрать голов добрых из дворян, кому можно верить, и приказать им судить в судебне всякие дела безволокитно и к присяге их привести, чтоб судили прямо, посулов ли поминков не брали, а записывать у них земским дьякам, выбрав из земских людей; на суде быть с ними бурмистрам. Кто из детей боярских, шляхты и посадских людей останется жить на посаде, у тех бы не было никакого ратного оружия. Если в ком-нибудь из них воеводы приметят шатость, таких людей, не вдруг, затеявши какое-нибудь дело, ссылать во Псков, в Новгород, в Луки Великие, а оттуда в Москву».
Король Сигизмунд-Август тяжело переживал потерю Полоцка. Новая война для него начинала складываться неудачно. Поставив целью войны изгнание русских из Ливонии, он вдруг начал с того, что, не освободив и пяди земли своего подопечного, понес потерю своего кровного достояния. Буквально сразу за потерей Полоцка литовская сторона обратилась с предложением переговоров о мире. Москва дала согласие, и война снова приостановилась, что явилось очередной ошибкой Грозного, не устававшего удивлять своей поразительной способностью прерывать военные действия в пору наивысших успехов, когда инициатива целиком находилась в его руках. Понимая, что после потери Полоцка ему не приходится рассчитывать на сколько-нибудь достойный мир, король, как мог, тянул время, регулярно присылая в Москву гонцов с просьбами переноса срока начала переговоров, а тем временем продолжал сноситься с крымским ханом, подбивая того к походу на Москву. Кстати, в ту зиму, когда Грозный овладел Полоцком, хан клятвенно обещал королю напасть на московские пределы и не выполнил клятвы, чем может быть частично объяснена русская удача под Полоцком. Сигизмунд верил ханским клятвам, а потому считал свои рубежи в безопасности, по крайней мере, в тот год. Теперь король с упреком выговаривал хану, зачем крымский властитель не исполнил обещания, ставя ему в вину свое поражение под Полоцком и требуя от того нашествия на Москву как долга.
В это же самое время Литва начинает усиленно подбивать к войне на своей стороне Швецию. В Москве об этом стало известно благодаря случайно перехваченным в Ливонии письмам Сигизмунда-Августа к властям Ревеля, адресованным туда для последующей передачи шведскому королю. По этому поводу Грозный когда, наконец-таки, в Москву прибыли послы из Вильно и начались очередные переговоры, велел сказать послам:
«Это ли брата нашего правда, что ссылается с шведским на нас; а что он не бережет своей чести, пишется шведскому братом ровным, то это его дело, хотя бы и водовозу своего назвался братом — в том его воля. А то брата нашего правда ли? К нам пишет, что Лифляндская земля — его вотчина, а к шведскому пишет, что он вступился за убогих людей, за повоеванную и опустошенную землю; значит, это уже не его земля! Нас называет беззаконником, а какие в его земле безбожные беззакония совершаются, о том не думает. Брат наш к шведскому, пригоже ли такое укорительное слово, пишет, что москвичи — христианские враги, что с ними нельзя постоянного мира, дружбы и союза иметь…».
С таких претензий русской стороны начались очередные переговоры о мире. Понятно, что при полном обоюдном недоверии трудно было найти какое-нибудь соглашение, вдобавок Москва выставила требования, не просто неприемлемые противной стороной, а даже абсурдные. Ведавшие переговорами бояре к традиционным претензиям на Киев вдруг потребовали Галиции, Волыни и Подолии, не принадлежавших Литве. Эти земли были собственностью польской короны, объединительный союз которой с Литвой ограничивался только династической унией, и внутри союза владения каждого из государств были четко обозначены. Литовские послы так и отвечали московским дипломатам, что они, дескать, не могут вести разговоров о чужой земле, о том-де надо говорить с польскими людьми. В конце концов, московская сторона оставила требования не только подольской и галицко-волынской земли, но и Киева, принадлежавшего Литве, и ограничилась Полоцкой областью и своими завоеваниями в Ливонии. Литовцы соглашались только на сам Полоцк, как находящийся в руках русских воевод, но всю окружавшую его область, то есть владения бывшего полоцкого княжества требовали вернуть себе. И, конечно же, Литва ничего не соглашалась уступать из ливонских владений, ссылаясь на то, что Орден добровольно подался под протекторат великого литовского князя, а потому настаивала на том, чтобы русские очистили захваченные в Прибалтике земли от своих войск. Наконец, русский царь согласился уступить некоторые свои приобретения в Ливонии и предложил свой вариант границы между московскими и королевскими владениями, предлагая на этих условиях заключить мир на 10–15 лет. Послы, видя уступчивость царя, поняли его последние предложения как проявления слабости и отказались, требуя полной очистки Ливонии.