Начался второй этап крестьянской войны. Пугачев не унывал: «Народу у меня как песку, — говорил он — и я знаю, что чернь меня с радостью примет».
Он был прав. Народ («чернь») его поддержал. Активно действовали отряды Салавата Юлаева, Ивана Белобородова, Кинзи Арсланова. 6 мая, не имея ни одной пушки, Пугачев овладел крепостью Магнитной. Пугачев сражался в первых рядах и был ранен картечью в руку. Через день к нему присоединились отряды Перфильева и Овчинникова, разбитые генералом Мансуровым под Яицким городком, а затем и отряд Белобородова. Возродилась Государственная военная коллегия. Победным маршем шел Пугачев по Оренбургской укрепленной линии, присоединяя к себе казаков и «заводских мужиков», башкир и солдат, забирая с собой пушки, порох, деньги, провиант и оставляя за собой сожженные крепости, разрушенные заводы, мосты, запруды — по пятам за ним шли правительственные войска. Особенно активно преследовал Пугачева отряд И. Михельсона.
Восстание нарастало. 18 июня Пугачев подошел к Осе. В его лагерь явился старик гвардеец, знавший в лицо Петра III и желавший убедиться в подлинности «императора». Пугачев решился на опасный шаг. Одетый в простое казачье платье, он стал в строй. Пугачев пристально смотрел на шагавшего вдоль строя старика: «Што, старик? Узнал ли ты меня?» Старик смутился. Пугачев продолжал: «Смотри, дедушка, хорошенько, узнавай, коли помнишь!» Гвардеец долго вглядывался в черты лица Пугачева и, наконец, произнес: «Мне-де кажется, что вы походите на государя». «Ну, так смотри же, дедушка, поди, скажи своим-то, чтоб не противились мне…» Старик так и поступил, и 21 июня Оса сдалась без боя «императору». Дорога на Казань была открыта. Отсюда, из Казани, Пугачев собирался «пройти в Москву и там воцариться и овладеть всем Российским государством».
Пройдя Рождественский завод, Пугачев двинулся далее. Из-под Осы на Казань вместе с Пугачевым шло более 5 тысяч крестьян, мастеровых и работных людей Пермского края.
Вместе с Пугачевым шел на Казань прославившийся своими действиями в Пермском крае один из выдающихся предводителей крестьянской войны Иван Белобородов. Пугачев сумел сохранить и провести сквозь суровые испытания закаленное ядро своего войска. Пополнилось оно не только башкирами, но и мастеровыми, работными людьми. Многие из них «сначала были к возмущению первые», «в зимнее время в народе составляли смятение», не раз поднимали оружие против заводчиков и приказчиков, были «в бегах» во время карательных экспедиций, бежали в мае к самому Пугачеву, в первых рядах с башкирами «обирали домы» господские, приказчичьи, бились за Осу и вошли в нее с победой, а затем уже двинулись с Пугачевым под Казань.
Переправившись вместе с Главной повстанческой армией через Каму, Пугачев взял направление на Казань, но, пройдя несколько верст, свернул с дороги и пошел в сторону Боткинского и Ижевского заводов, так как он понимал, что, поскольку заводы находятся в руках правительства, их нельзя оставлять у себя в тылу.
Узнав о приближении повстанческой армии, купцы и заводские чиновники спешно покинули заводы. Заводские власти создавали отряды для борьбы с восставшими. Но Пугачев опередил их. 24 июня его армия показалась на дороге к ВСткинскому заводу. Встречали Пугачева все бывшие в этот день на заводе крестьяне и мастеровые. Завод подожгли и в огне сгорели здания, конторы, церкви. Вскоре вся армия восставших во главе с Пугачевым появилась у Ижевского завода. Крестьяне и работные люди встретили «государя» колокольным звоном, крестом и иконами, стоя на коленях.
Взятие Боткинского и Ижевского заводов обеспечивало Пугачеву беспрепятственное движение к Казани и значительно укрепило армию восставших.
Успешный исход похода Главной армии восставших на Казань во многом был предопределен повстанческим движением в Казанском крае, которое началось задолго до прихода в этот район Пугачева. Правда, восстание крестьян Казанского края, разгоревшееся зимой 1773/74 г., в марте — апреле было жестоко подавлено карателями, но вскоре вновь вспыхнуло, особенно в связи с первыми известиями об успехах Пугачева в Башкирии и на уральских заводах и в еще большей степени при вступлении самого Пугачева на территорию Казанского края. В армии восставших оказалось много приписных к уральским заводам крестьян — выходцев из Казанского края. От них-то сюда и проникали слухи о новых успехах Пугачева. Крестьяне тайно собирались на сходки и обсуждали эти известия. Наибольшую активность проявляли работные люди, приписанные к заводам, помещичьи крестьяне и крестьянство нерусских национальностей, которое испытывало классовый, национальный и религиозный гнет. В Казанском крае действовали отряды удмурта Чупаша, мещеряка Бахтиара Канкаева, татарина Мясогута Гумерова и другие.
Переправа Пугачева через Каму привела к повсеместному массовому восстанию в Казанском крае. Впереди себя Пугачев отправил полковников с манифестами и указами для привлечения в армию восставших как можно больше людей.
Энергично действовали пугачевские полковники Дорофей Загуменный, Григорий Филинков, атаманы Андрей Носков, Федор Калабин (Шмота) и Карп Степанов, по прозвищу Карась, активный участник и руководитель восстания приписных крестьян Авзяно-Петровского завода еще в 1761–1762 гг.
Крестьянское восстание в Казанском крае принимало все более грозный характер. Крестьяне стремились разделаться с помещиками, старостами и приказчиками, избавиться от крепостной зависимости, обрести свободу и получить землю. И эти свои чаяния они связывали с именем Пугачева.
Чем ближе Пугачев подходил к Казани, тем быстрее росла его повстанческая армия. Отовсюду спешили к нему или его посланцам-полковникам приписные к заводам, помещичьи и государственные крестьяне, русские и нерусские. Они уже знали: Пугачев идет на Казань — центр эксплуатации и порабощения народов Заволжья и Прикамья, оплот заводчиков и помещиков. Пугачев взял Трехсвятское (Елабугу), Мамадыш и И июня 1774 г. остановился лагерем у Троицкой мельницы, в 7 верстах от Казани. Войско восставших насчитывало до 20 000 человек — никогда еще оно не собиралось в одном месте в таком количестве, но вооружены повстанцы были очень плохо: у большинства в руках были только самодельные копья, дубины, заостренные шесты.
Казань была большим, многолюдным городом, важным административным, политическим центром. Гарнизон Казани насчитывал более 2000 хорошо вооруженных солдат и офицеров с многочисленной артиллерией. Взять Казань было трудно. 11 июля Пугачев и Белобородов с 50 казаками произвели разведку укреплений Казани. Под вечер на совещании полковников было принято решение начать одновременно штурм Казани с разных сторон. Главные силы пугачевцев двинулись на приступ от Арского поля, отряд под командованием пугачевского полковника Минеева наступал на правом фланге, на левом фланге боевыми действиями восставших руководил Белобородов.
Восставшие с разных сторон хлынули в город, опрокидывая, преследуя, забирая в плен тех, кто не успел укрыться в крепости. Несмотря на то, что повстанцы были плохо вооружены, они сумели очень быстро овладеть Казанью. Это была их самая значительная победа за весь период Крестьянской войны 1773–1775 гг., и одержана она была потому, что пугачевцы использовали наступательную тактику, проявили много находчивости и военной смекалки.
Важным фактором, повлиявшим на исход штурма Казани, явилась поддержка, оказанная повстанцам городскими низами.
Как только Пугачев овладел первым укреплением Казани, дворовые, ремесленники, мастеровые, с нетерпением ожидавшие его прихода, отслужили в церкви Покрова молебен о победе «государя». Когда же восставшие полностью овладели городом, казанцы вместе с армией Пугачева начали расправляться с представителями администрации и знатью.
Во время боевых действий в Казани на одной из улиц города среди выпущенных из тюрьмы колодников Пугачев встретил свою семью: жену Софью и детей — Трофима, Аграфену и Христину. Трофим крикнул: «Матушка! Смотри, батюшка ездит!» Пугачев приказал посадить их в телегу, сказав, что эта семья казака Пугачева, замученного в тюрьме.
Предстояло еще взять Казанский кремль, где укрылись войска, чиновники, помещики, духовенство, купцы. Пугачев и Минеев били из пушек по крепости перекрестным огнем. Положение осажденных было безнадежным. Казалось, вот-вот пугачевцы возьмут и этот последний опорный пункт правительства в Казанском крае, но в разгар боя за овладение крепостью Пугачев получил сообщение о приближении к городу отряда правительственных войск под командованием подполковника Михельсона, 12 июля подошедшего к Казани.
Штурм крепости был отложен. По приказу Пугачева восставшие вышли из города через Арское поле, остановились в 7 верстах от Казани, у села Царицына, где и встретили правительственные войска. Разыгралось кровопролитное сражение. Упорство и отвага восставших вначале поколебали ряды карателей, но в конечном итоге хорошо вооруженные царские войска, имеющие большой военный опыт, взяли верх. Бои под Казанью продолжались 13 и 15 июля. Но силы были неравны. Правительственные войска были хорошо вооружены и имели опытных военачальников. В армии Пугачева только часть заводских крестьян, казаков ~ и башкир имели ружья, а большинство были вооружены пиками, саблями и дубинами. Кроме того, у восставших не было воинской дисциплины, так как их армия росла так быстро, что Пугачев не имел времени заняться обучением крестьян, тем более, что его преследовали отряды правительственных войск.
Потери восставших были очень велики. Пугачевцы потеряли убитыми и пленными свыше 7000 человек. В плен попали Иван Белобородов и Федор Минеев.
После поражения под Казанью Пугачев двинулся по Волге.