24 sierpnia Tatarzy przypuścili szturm, ostrzeliwując miasto gradem strzał i zabijając wielu ludzi. Próbujących wdrapać się na mury po drabinach przeciwników zrzucano, wylewając na nich wrzątek, ostrzeliwując z łuków, lekkich dział (tiufiaków), miotając kamienie. Szturmy trwały trzy dni, nie przynosząc rozstrzygnięcia. Czwartego dnia Tatarzy uciekli się do podstępu. Zapewnili ludności życie, tłumacząc, że chan zamierza jedynie wstąpić ze swoją świtą do miasta i nie czuje wrogości do mieszczan, jedynie do nieobecnego Dymitra. Tatarzy poprosili o wyjście przed bramę ludności z podarkami dla chana. Pomimo że wielu mieszczan obawiało się spełnić prośbę Tatarów, wymuszono w końcu na Osteju otwarcie bramy, przez którą wyszło wielu mieszkańców. Gdy tylko to nastąpiło, ludzie ci zostali otoczeni przez Tatarów, którzy rozpoczęli masakrę. Pierwszy padł Ostej. W trakcie rzezi główne siły Tochtamysza wdarły się przez bramy i na mury, nie napotykając oporu. Doszło do kolejnej rzezi, tym razem na ulicach i w domach. Wielu ludzi zabito w cerkwiach, gdzie schronili się szukając pomocy. Tatarzy mordowali i grabili całe miasto. Zginęli m.in. archimandryci cerkwi św. Spasa. Wielu ludzi wywleczono z miasta i utopiono w rzece Moskwie. Rzeź ustała dopiero wieczorem. Według różnych źródeł zginęło od 12 do 24 tys.