1547 г., когда русские рати ходили «к Казани горнею стороню», Михаил Воротынский был воеводой полка правой руки. В 1549 г., когда снова был объявлен поход на Казань, приказано «в Ярославле быть воеводам левой руки князю Михаилу Ивановичу Воротынскому да Борису Ивановичу Салтыкову». В 1550 г. он был в Костроме наместником; в июле был отозван в Коломну, откуда вместе с другими воеводами «ходил… царевича поберечь» к Рязани. В 1551 г. Михаила Воротынского отпустили в свой «удел», в Одоев, возвращенный ему царем Иваном Грозным вместе с почетным званием «слуги». Но ненадолго. Под тем же годом в разрядной книге записано, что «с Дмитриева дня по ногайским вестям на Рязани были слуга и воевода князь Михаил Иванович Воротынский да воевода Андрей Михайлович Курбский». В «приговоре» 1552 г. о казанском походе записано: «В большом полку воеводы боярин князь Иван Федорович Мстиславский да слуга князь Михаил Иванович Воротынский». Михаил Воротынский, таким образом, занял второе место в военной иерархии Российского государства.
Казанский поход готовился в сложной обстановке: в любой день можно было ожидать нападения крымского хана с юга.
Опасения не были напрасными. 22 июня 1552 г. «пригнал с Тулы гонец от князя Григория Темкина, что сам царь (крымский хан. – В.К.) пришел и приступает к Туле… а наряд с ними многий и многие янычары турецкие». Защитники Тулы отразили все приступы. На помощь им уже спешили «легкие воеводы» с конными ратями. Крымский хан принял их за авангард всего русского войска и поспешно отступил.
Среди воевод, отразивших набег Девлет-Гирея, был и Михаил Воротынский.
В начале июля русское войско выступило в поход. Есть данные, что численность его достигала 150 тыс., хотя некоторые военные историки считают эту цифру завышенной. «Наряд» состоял из 150 «больших пушек», сыгравших решающую роль во взятии Казани. По двум маршрутам – через Владимир и Муром и через Рязань и Мещеру – полки двигались к Свияжску, русской крепости в 25 км от Казани, построенной во время прошлого казанского похода. Всего за четыре недели русские мастера возвели деревянные стены и башни, дома и амбары для припасов. Так была создана база осады.
Русское войско, пришедшее в Свияжск 13 августа, получило там боеприпасы, продовольствие, средства осады, пушки – боевые запасы накапливались давно, по Волге сюда приходили судовые караваны. 17 августа началась переправа через Волгу, длившаяся два дня.
19 августа русские полки подступили к Казани.
Казань была сильной крепостью, к тому же защищенной с двух сторон серьезными естественными преградами – болотистой речкой Казанкой и тинистым Булаком. Удобное для приступов место было только с востока, с Арского поля, но из расположенного за полем леса возможны были тыловые удары татар (что и случилось впоследствии). Столицу Казанского ханства окружали крепкие деревянные стены с 15 башнями, рвы глубиной до 15 м. Внутри городских стен была еще одна крепость с 8 башнями и высокой дубовой стеной. Город имел многочисленный гарнизон:
