Отзимовав на Сыльве и построив достаточное число легких стругов, казаки (540 человек) весной 1759 года прибыли к Строгановым в городок Орел. Купцы-солепромышленники «расстарались», то есть сделали все для успеха похода против враждебного Сибирского царства и его правителя Кучума. Атаман Ермак Тимофеевич повел за собой не 540 казаков, а войско в 840 воинов. Строгановы дали три сотни своих ратников. Около трети казаков владели огнестрельным оружием.
Получив все необходимое, казаки 13 июня 1579 года двинулись судовой ратью вверх по Чусовой до Тагильского волока. Дальше путь лежал до реки Серебрянки. Волок от устья реки Серебрянки до истоков реки Тагил (Тагиль) – до речки Наровля тянулся почти на 25 верст полного бездорожья. Легкие суда казаки перетащили «на ту сторону Камня», то есть Уральских гор.
К 1580 году дружина атамана Ермака Тимофеевича вышла к Тагилу. В лесном урочище был построен походный лагерь для зимовки. Казаки всю зиму «воеваша владения Пелымского хана». В мае 1580 года на старых стругах и новопостроенных судах казаки вышли из Тагила на реку Туру и стали «воевать окрестные улусы». Улусный хан Епанча был разбит в первом же столкновении. Ермак занял городок Тюмень (Чинги-Тура). Там прошла новая зимовка.
Весной 1581 года, идя дальше по реке Туре, в самых ее низовьях одолели в бою ополчение сразу шести местных князьков. Когда казачья флотилия по реке Туре вышла на просторы гораздо более полноводного Тобола, здесь ее встретили главные силы хана Кучума. «Сибирцы» занимали урочище Бабасан (или Караульный Яр), где река суживалась в высоких, обрывистых берегах. По летописи, реку в этом месте преградили железной цепью.
Ханским войском командовал наследник Кучума царевич Маметкул. Когда казачьи струги подошли к речной узкости, на них с берега посыпались стрелы. Атаман Ермак принял бой, высадив часть своей дружины на берег. Другая часть осталась на стругах, обстреливая противника из пушек. Маметкул во главе татарской конницы атаковал высадившихся на берег казаков. Но те встретили кучумовцев «огненным боем».
Судовая рать Ермака двинулась дальше вниз по Тоболу. Вскоре произошло 5-дневное столкновение с войском царевича Маметкула. Вновь победа казаков была убедительна. По преданию, их воодушевило на бой видение Николая-угодника. Ханское войско во всем своем множестве заняло высокий обрыв на правом берегу Тобола, который назывался Долгим Яром. Течение реки было перегорожено сваленными деревьями. Когда казачья флотилия подошла к преграде, с берега ее встретили тучами стрел.
Атаман Ермак отвел струги назад и в течение трех дней готовился к предстоящему сражению. Он пошел на военную хитрость: часть ратников с чучелами, сделанными из хвороста и одетыми в казачье платье, оставалась на стругах, хорошо видимых с реки. Большая часть отряда сходила на берег, чтобы атаковать врага, по возможности, с тыла.
Судовой караван, на котором оставалось всего 200 человек, двинулся вновь по течению реки, обстреливая из «огненного боя» неприятеля на берегу. Тем временем основная часть казачьей дружины зашла ночью в тыл ханскому войску, внезапно обрушилась на него и обратила в бегство. Вскоре, 1 августа, у озера Тара было разбито войско хана Харачи.
Теперь на пути казаков стоял Искер. Хан Кучум сумел собрать для защиты своей столицы Искера все наличные воинские силы. Местом для битвы он умело выбрал излучину Иртыша, так называемый Чувашский мыс. Подходы к нему прикрывались засеками. В ханском войске имелось две пушки, привезенные из Бухары.
Сражение 23 октября началось с того, что конный татарский отряд приблизился к стоянке казачьей дружины и обстрелял ее из луков. Казаки разбили противника и, преследуя его, столкнулись с главными силами ханского войска, которым командовал царевич Маметкул. На победном поле брани пало 107 боевых товарищей Ермака, заметно умалив его и без того небольшую казачью рать.
Хан Кучум в ночь на 26 октября 1581 года бежал из Искера. В день 26 октября казаки заняли его, назвав городок Сибирью. Он стал главной ставкой атамана Ермака. Остяцкие, вогульские и другие князьки добровольно прибывали в Сибирь и там принимались в подданство русского царя.
Из Сибири (Искера) атаман известил купцов Строгановых о своих победах. Одновременно стало готовиться посольство («станица») в Москву во главе с атаманом Иваном Кольцо – «бить челом царю царством Сибирским». С ним отправлялось 50 «лучших» казаков. То есть речь шла о присоединении к Русскому государству еще одного (после Казани и Астрахани) «осколка» Золотой Орды.