俄军使用火炮轰击城墙，建造攻城塔压制城头守军，挖掘堑壕接近城墙，派出数十艘战船切断城中和外部的水路联系，使用各种办法攻打阿斯特拉罕城，俄军还挖掘了多条地道通往城墙下，将城墙炸塌，但打开的缺口都很快被守军堵上，打了1个月阿斯特拉罕城仍未被攻下，克里米亚骑兵在城外对俄军的袭击也日益严重，看来战局陷入了僵持。
舍梅雅捷夫将军决定进行战役调整，他派出少量军队引诱城外克里米亚骑兵来进攻，让这支小部队且战且退，将克军引诱进俄军大部队的包围圈，将这部分克军就地歼灭，解除了城外敌军的后顾之忧。
然后俄军集中全部兵力，向阿斯特拉罕城墙上被地道炸开的新缺口发起总攻，俄军终于攻入城内，与守军展开巷战，打到这时阿斯特拉罕城的守军也放弃了，打算弃城逃走，这时守军发现，进城后的俄军只顾抢劫财物，掠夺战利品，奸淫城中少数没来及逃走的妇女，陷入混乱和无秩序，于是守军决定不再逃走，向城中俄军发起拼死反击，正在忙于干强盗事业的俄军，一下子被打蒙了，争前恐后的仓皇出逃。
舍梅雅捷夫将军看到俄军在胜利唾手可得时，依然被打出城外，怒不可遏，骑马上前用鞭子抽打败退的俄军官兵。
第二天在将军严令下，俄军集中火炮轰击出多个城墙缺口，俄军再次压上全部兵力发起进攻。
阿斯特拉罕守军在城市即将陷落时发起的决死反击，在巷战中击退了俄军，但也让自己错失了逃跑的时机，这一次俄军从城市的各个方向全面进攻，已经没有缺口可以利用。
阿斯特拉罕最后的守军，全体战死于守卫汗王宫的战斗，为这个小国的历史书写了最后一页。
（作者注：阿里汗在围城前逃亡，他抛弃了所有的一切，前往麦加朝圣，以苦行僧身份过完了后半生。）
攻下阿斯特拉罕城后，俄国将军宣布了对阿斯特拉罕汗国的处分：
城市被废弃，迁往别处重建新城，新城延续阿斯特拉罕的名字。
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