Султан Мурад после покорения Багдада умер. На трон вступил полоумный его брат, и Турцией стала править его мать с визирем Мухамет-пашой. Несмотря на тяжелое внешнее положение в отношении Австрии, Польши, Персии и Москвы, визирь решил возвратить Азов. Началась подготовка похода на Азов, длившаяся год. В 1641 году из Царьграда, морем, а из Крыма сухим путем, под начальством силистрийского паши армия двинулась к Азову. Количество боевого состава войск, кроме наемных специалистов из Венеции и германской земли, рабочих из молдаван и валахов, было 20 000 янычар, столько же спагов, 50 000 крымских татар и 10 000 черкесов. На флоте было привезено 129 проломных пушек, ядра которых весили от полутора до двух пудов, 674 пушки мелкого снаряда и 32 зажигательные мортиры. Сам паша командовал 43 галерами, великим числом галетов и других мелких судов. Со стороны казаков Азов оборонялся составом в числе примерно 7000 человек с атаманом Осипом Петровым.
24 июня 1641 года турки обступили Азов от реки Дона до моря. Флот, высадив пехоту и артиллерию, остановился в 8 милях от устья Дона и в 40 верстах от Азова. В тылу турецких войск, осадивших Азов, развернулись казачьи отряды в сторону Крыма, Тамани, прикрывая Черкасск. Осаждавшие оказались в положении осажденных. Турецкая армия с первых же дней осады стала ощущать недостаток в снабжении и подвозе. Со стороны турок к казакам было послано посольство для переговоров о сдаче, обещая казакам сейчас же 12 000 червонных и 30 000 по выступлении. Казаки отвечали: «Сами волею взяли мы Азов, сами и отстаивать будем, помощи кроме Бога ни от кого не ожидаем и прельщений ваших не слушаем, не словами, а саблями примем вас незваных гостей…»
25 июня 30 000 лучших турецких войск были двинуты на приступ Азова. Штурм был отбит, и турки потеряли до 6000 человек. После этого началась правильная осада. Турки стали насыпать вал вокруг стен Азова. Казаки сделали вылазку, осаждавших разогнали и вал разбросали. Турки позади этого вала насыпали вал выше стен Азова, поставили на валу более ста орудий большого калибра и день и ночь стали обстреливать город и до подошвы сбили крепостной вал. Казаки насыпали второй. Турки постепенно разбивали валы, казаки сооружали новые, и окончательная осада казаками выдерживалась за четвертым.
В целях экономии снарядов турки стали вести на крепость приступы. Недостаток питания вызывал недовольство крымских татар, и они требовали, чтобы паша отпустил их воевать русские окраины. Паша отпустил их, но казаки, наблюдавшие внешний фронт, напали на них и рассеяли, не дав ничего захватить. Паша, ввиду недостатка снарядов и питания, решил ограничиться в течение некоторого времени блокадою. Казаки получили передышку, и в это время к ним проникла помощь припасами и живой силой. При наступлении осени в турецком войске начался мор. Паша, потеряв надежду взять Азов открытой силой, просил султана отложить покорение его до будущей весны. Но визирь именем султана приказал: «Паша, возьми Азов или отдай мне голову».
Снова начались штурмы крепости. Сераксир в течение двух недель ежедневно посылал на приступ по 10 000 человек, сменяя их вечером пушечной и ружейной стрельбой. В одном из штурмов турки завладели одним бастионом, но казаки бросились, захватили бастион и турок уничтожили. 26 сентября крымский хан, несмотря на угрозы, просьбы и убеждения, стал уходить от Азова. К этому моменту осажденные казаки находились в исключительно тяжелых условиях: дожди, холодные ветры, ранения, болезни, всякого рода недостатки сильно сократили численность защитников. Они потеряли всю артиллерию и расстреляли все снаряды. Турки на стрелах посылали им письма, в коих каждому казаку обещали выдать по тысяче талеров, лишь бы они сдали Азов. Но казаки прельщением басурманским не прельстились, а с помощью Божьей и Николая Чудотворца за веру и государя крепко стояли. (Броневский. Кн. 1, с. 136.)
Наконец, напряжение защитников достигло предела и самые отважные уже не видели возможности дальнейшего сопротивления, но никто не думал сказать – сдадимся. Было принято общее решение идти на прорыв. Все, кто мог держать еще оружие, решили выйти из крепости и в открытом бою прорваться из окружения или с честью умереть. Написали царю и патриарху грамоты, в которых просили «да простят их непотребных и ослушных рабов». Всю ночь молились и прощались друг с другом, целовали Крест и Евангелие на том, чтобы «при смертном часе стоять дружно и жизни не щадить».