В конце мая 1610 года прибыли, наконец, большие пушки из Риги. Две самые крупные пушки имели даже собственные имена — «Баба» и «Василиск», остальные называли «братьями». Поляки спешно возводили для их размещения шанцы против западной стены, в районе Копытенских ворот и Богословской башни.
Что могли противопоставить смоляне этому сокрушительному «стенобитному снаряду»?
Горячие головы предлагали сделать вылазку и разрушить батарею, но осмотрительный воевода Шеин не согласился. Батарея находилась довольно далеко от городской стены, польская пехота и конница могли отрезать атаковавших от города и уничтожить. Для гарнизона Смоленска, ослабленного длительной осадой, это стало бы невосполнимой потерей. К тому же близлежащие Копытенские и Пятницкие ворота, прочно засыпанные камнем и землей, открывать было опасно — защитники города хорошо помнили, как легко поляки выбили петардами не укрепленные дополнительно ворота. К тому же Ян Потоцкий проводил непрерывные военные демонстрации с восточной стороны. По его приказу казаки постоянно имитировали атаки Крылошевских и Авраамиевских ворот, поднимая ночью пальбу, подбегая с воинственными криками ко рвам. В результате на восточной стене приходилось постоянно держать сильные отряды.
Оставалось одно: дополнительно укрепить опасные места на западной стене и пушечным огнем мешать саперным работам неприятеля. Такое решение и принял воевода Шеин.
Нижние и средние бойницы западной стены были завалены камнями, сами же стены дополнительно укреплялись деревянными срубами, заполненными землей. Позади стен и башен возводилась из клетей еще одна, дополнительная линия укреплений на тот случай, если «стенобитные снаряды» проделают бреши в городской стене. Одновременно смоляне резко усилили обстрел новых шанцев. Немецкая пехота, устанавливающая пушки, несла большие потери. Вскоре немцы были вынуждены вести саперные работы только ночью, под покровом темноты. Таким образом, защитникам Смоленска удалось выиграть несколько недель: штурм города поляки смогли начать только в середине июля.
18 июля 1610 года огромные ядра осадных пушек пробили брешь в Грановитой башне. На рассвете следующего дня немецкая и венгерская пехота бросилась на штурм и ворвалась в пролом. Одновременно с восточной стороны к крепости побежали казаки со штурмовыми лестницами, отвлекая силы осажденных. Казаков удалось остановить и погнать прочь «огненным боем», а вскоре были выбиты и немцы из Грановитой башни.
Всю оставшуюся часть дня поляки долбили западную стену из тяжелых осадных орудий. К вечеру они пробили большую брешь — почти в две сажени. Одновременно пехотинцы спешно рыли траншеи к месту пролома, чтобы с наименьшими потерями добежать до него.
Следующий штурм Ян Потоцкий проводил очень большими силами. Впереди снова шла немецкая и венгерская пехота, за ней казаки, а позади всех шествовали рыцари в блестящих доспехах, чтобы поспеть в случае успеха к захвату трофеев.
Но до трофеев дело не дошло. Правда, немцам и венграм удалось ворваться через пролом и снова захватить Грановитую башню, но из соседних башен по ним открыли такой сокрушительный огонь, что большинство штурмующих повернули обратно, а ворвавшиеся были перебиты в рукопашной схватке. Рыцари так и не приняли участия в штурме.
Третий штурм начался 11 августа. Ян Потоцкий специально собрал перед ним всех ротмистров и заставил их дать подписку с обязательством вести свои роты на приступ. И вновь впереди шли пехотинцы. Казаки неоднократно подступали к проломам, но их отбивали пушечным и ружейным огнем, летящими со стены камнями. Спешенные польские гусары добежали только до рва, где были рассеяны пушечным огнем. Польское войско понесло в этот день огромные потери — около тысячи человек. Смоленск же опять устоял. Ян Потоцкий вынужден был прекратить штурмы.
А в Москве в это время происходили важные события, которые должны были повлиять на положение Смоленска. Царь Василий Шуйский был свергнут, власть перешла к «семибоярщине», которая поспешила начать мирные переговоры с польским королем. В сентябре под Смоленск приехали послы от князя Мстиславского, возглавлявшего боярское правительство, с приказом воеводе Шеину «бить челом» королю, то есть сдать город.
Казалось бы, свержение Василия Шуйского освобождало воеводу от присяги, более того, «законное правительство» прямо требовало от него сдачи. Но была у воеводы присяга выше, чем присяга царю, — верность России. Воевода отказался «бить челом» королю, в чем нашел полную поддержку у смоленского посада. Защитники города собрались «на общую думу» и велели передать королю, что «не хотят отложиться от жителей столицы и поддаться чужому государю». Впрочем, от переговоров с интервентами воевода Шеин не отказался, выигрывая время для передышки, даже сам выехал на встречу с гетманом Львом Сапегой к Днепровским воротам. Но там он лишь повторил решение защитников Смоленска.
Наконец, выведенный из терпения король прислал в крепость гневные «универсалы», в которых давал только три дня для ответа, иначе все смоляне «будут казнены смертию».