Тем временем венгры закончили рыть подкоп и готовы были взорвать пороховую мину. Они опасались, что русские подведут со своей стороны контрмину, но сомнения их рассеял перебежчик из крепости. По его словам, осажденные заметили подкоп, но не подозревают, что в нем уже находится порох. Перебежчика одели в роскошную одежду и велели ему приблизится к стене, чтобы он своим видом свидетельствовал о щедрости короля; он кричал осажденным, что у них есть последний шанс опомниться и спасти себя; если же они будут упорствовать в своем безумии и предпочтут испробовать королевскую силу, а не королевскую милость, то пусть пеняют на себя — в этом случае их ждет свирепость разъяренных солдат. Эти речи защитники крепости встретили грубой бранью, крича, что скорее позволят распять себя, чем послушаются совета изменника.
Поняв, что все средства получить крепость, не разрушая ее, исчерпаны, король приказал взорвать мину. Однако взрыв этот не привел к тому эффекту, на который рассчитывали: хотя в стене и образовалась брешь, проникнуть через нее в крепость не удалось. Впрочем, король не терял надежды завершить осаду в самом скором времени. Вечером 4 сентября он сказал окружающим: «Вот увидите, мои пехотинцы скоро зажгут стену». И действительно, не прошло и четверти часа, как вспыхнуло пламя, которое, казалось, невозможно потушить. Правда, русские проявили необычайную энергию и справились с пожаром, в чем им помог разразившийся ливень, однако стены уже были во многих местах освобождены от дерна, и все понимали, что рано или поздно их снова удастся поджечь.
Вечером Замойский велел отобрать охотников, готовых идти зажигать стены. Вызвались сорок человек. С факелами в руках они полезли наверх, не обращая внимания на пули, которыми осыпали их осажденные. В конце концов стена загорелась; поначалу огонь горел слабо, и казалось, что и эта попытка завершится полной неудачей. Но около полуночи подул сильный ветер, и вспыхнуло громадное пламя. В лагерях осаждающих забили тревогу, поляки и литовцы построились в ряды, готовые идти на приступ. Русские пытались тушить пожар, но смола и ветер сделали свое дело: пламя стало принимать все большие и большие размеры и вскоре перекинулось в город. Сгорела церковь Христа Спасителя, стоявшая недалеко от стены, занялись другие здания. Надежды унять огонь не было уже никакой, и на рассвете защитники крепости стали кричать, что хотят сдаться. Замойский потребовал, чтобы они прислали к нему своих воевод, но они не исполнили этого требования и отправили к Замойскому епископа с несколькими другими лицами, которые стали выставлять условия сдачи. Тогда Замойский послал в крепость своих людей, которые потребовали от московитов сдачи на милость победителя, угрожая в противном случае их поголовным истреблением. Русским не оставалось ничего, как подчиниться. К Замойскому явились пять воевод.
Увидев их, солдаты, которым гетман приказал не отходить от своих знамен, стали громко роптать. Им не нравилось, что русских могут отпустить на волю и они опять возьмутся за оружие. Солдаты требовали мщения за кровь погибших при штурме товарищей. Ненавистью дышали их слова, и достаточно было небольшой искры, чтобы разразилась ужасная бойня.
По распоряжению Замойского московиты начали выходить из крепости; каждый нес с собой образок. Так вышли около 500 человек, у которых отняты были лошади и оружие. Навстречу им в крепость направились, чтобы принять порох и пушки, пятьдесят гайдуков. Увидев это, маркитанты и обозные служители вообразили, что гайдуки идут за добычей, и бросились за ними, боясь упустить самые лакомые куски. Ворвавшись в крепость, они стали грабить и убивать еще не успевших выйти оттуда московитов. Тут заволновались солдаты, которым приказом короля было запрещено входить в крепость; они решили, что могут вообще остаться без трофеев. Венгры, а за ними и поляки поспешили в крепость и, как ни старались остановить их капитаны, ротмистры и сам гетман, произвели страшную резню, убивая всех без разбора — мужчин, женщин, детей. В остервенении были забыты все приказы. Пожар между тем распространялся, его никто не тушил; огонь постепенно охватил всю крепость и достиг погребов, в которых хранился порох. Произошел ужасающий взрыв, который унес жизни двухсот грабителей. На воздух взлетело 36 пушек, несколько сотен гаковниц, нисколько тысяч ручниц.