После этого войско Разина подошло к Царицыну, обложив его. Выломав ворота, казаки ворвались в город. Воевода с немногими людьми, оставшимися верными долгу, был вынужден укрыться в одной из башен. Но долго он обороняться не смог и, в конечном итоге, был взят в плен и посажен под арест. После этого Разин некоторое время пребывал в городе, вероятно, раздумывая о дальнейших действиях. Укрепив свою власть в Царицыне, поставив во главе города выборного атамана, Разин направился вниз по Волге к Черному Яру. К тому времени, по подсчетам царских воевод, у него в подчинении уже было до 10 000 человек. Ситуацию значительно осложняло то, что, видя отток казачества с Дона, на казачьи городки напали азовские татары, рассчитывавшие на легкую наживу.

В это время к Царицыну прибыл стрелецкий отряд, посланный из Москвы, всего около 1000 человек под командованием головы Ивана Тимофеевича Лопатина. В 7 верстах от Царицына, на стрельцов напали казаки. Нападение было произведено в лучших традициях того времени. Пятитысячный отряд Разина, разделившись на две части, напал на врага с двух сторон. Пока одни казаки высаживались на берег со стругов, другая часть атаковала с берега. В результате стрельцы оказались зажатыми с двух сторон. Лопатину ничего не оставалась, как пробиваться к Царицыну, откуда, как он думал, он получит помощь. Отбиваясь от наседавших на него казаков, Лопатин повел своих людей к городу. Но когда он оказался в радиусе действия городской артиллерии, то по нему открыли огонь разинцы, засевшие в Царицыне. В ходе кровавого побоища погибло около 500 стрельцов, а избитого Лопатина взяли в плен и посадили в тюрьму. Вместе с ним в плен попали еще около 300 человек, которых казаки силой заставили быть гребцами на своих судах.

Таким образом, Разин ликвидировал опасность в своем тылу и был готов двинуться дальше. Ему навстречу из Астрахани вышел новый большой отряд из 5000 человек, во главе с воеводой Семеном Ивановичем Львовым. Встреча двух армий состоялась недалеко от Черного Яра. Несмотря на все усилия Львова, его стрельцы и солдаты не стали вступать в бой с разинцами. Изменив своему долгу, они перешли на сторону врага. После этого началась вакханалия убийств полковых командиров. Несмотря на то, что Львов остался жив, большинство офицеров, а в основном это были иностранцы, были буквально изрублены на куски. Тем не менее побоище было быстро пресечено Разиным. В результате около 80 офицеров попали в плен, но сохранили свои жизни. Их дальнейшую судьбу решил войсковой круг.

Летом 1670 года обстановка в Астрахани начала обостряться. Разинцы обошли город и, двинувшись вверх по Волге, разорили Царицын и Черный Яр. Считалось, что Астрахань неприступна, поскольку ее оборонял многочисленный гарнизон во главе с опытным воеводой князем Прозоровским. Однако это было заблуждение. 19 июня 1670 года десятитысячный отряд разинцев на 300 больших и малых стругах появился у Астрахани. В те времена это была мощная крепость. К кремлю примыкал обнесенный крепостной стеной Белый город. Высота стен доходила до 8,5 м, толщина до 3 м. Вокруг города был возведен земляной вал с деревянным частоколом. У его подножия шел ров. Гарнизон состоял из астраханских и московских стрельцов, солдат, присланных сюда из центральных районов страны для усиления, и служилых татар. К лету 1670 года в крепости находилось до 500 орудий разного калибра, а численность гарнизона составляла 12 тыс. человек.

22 июня к городу прибыли два струга с парламентерами, которые предложили воеводе Прозоровскому сдать город. Воевода не стал слушать парламентеров, приказав казнить одного из них — бывшего слугу князя Львова, на виду у повстанцев. Это вызвало сильное возмущение среди казаков. Через два дня разинцы пошли на штурм города. Казаки и примкнувшие к ним после захвата Черного Яра стрельцы устремились на штурм Вознесенских ворот. Одновременно с другой, наименее защищенной стороны крепости в город проник другой отряд повстанцев. В этом им помогли предатели из числа местного гарнизона. Большим подспорьем разрозненным отрядам повстанцев оказалось предательство значительной части гарнизона, отказавшегося сражаться в самый критическим момент штурма города. Ситуацию осложнили и начавшиеся волнения внутри города. Словно по команде, горожане стали набрасываться на стрельцов и солдат, помогая отрядам Разина за стенами. Это окончательно расстроило всю систему обороны Астрахани. Офицеры пытались навести хоть какой-то порядок, однако многие из них были убиты своими подчиненными.

Пока Прозоровский с лучшими частями защищал Вознесенские ворота, казаки уже хозяйничали в противоположной части города. В общей свалке был убит брат воеводы, а он сам получил ранение в живот. Его немедленно отнесли в ближайшую церковь, где укрылись также и часть русских и иностранных офицеров. Особо упорное сопротивление оказали проживавшие в городе иностранцы — персы и немцы. Персы укрепились в одной из башен и храбро защищались, перестреляв несколько сотен казаков. Когда у них закончились пули, они стали заряжать ружья монетами. Но в конце концов у них кончился порох, и они вынуждены были сдаться. Разин милостиво сохранил им жизнь. Вероятнее всего, он рассчитывал получить за них хороший выкуп или удачно обменять при случае.

Судьба немцев была гораздо более печальной. Несколько немцев и двое русских под командованием князя Капсулата Муцаловича, всего 9 человек, укрепились в пыточной башне кремля. Храбрецы отстреливались от наседавших повстанцев половину дня, до тех пор, пока у них не закончились пули и порох. Только когда разинцы подтянули к башне артиллерию и стали обстреливать их с трех сторон, они смогли уничтожить этот очаг сопротивления. Все, кто был в башне, при этом погибли. Столь же мужественно отбивались голландские корабельщики, охранявшие городскую пристань. Они сдались лишь тогда, когда у них кончился порох, и тут же были изрублены на куски. Среди погибших оказались полковник Томас Бейли, подполковник Якоб Вендеров и многие другие офицеры.

Однако далеко не все иностранцы погибли в этой вакханалии убийств. Экипаж «Орла» сумел избежать гибели. Было очевидно, что захват Астрахани окончательно поставил крест на попытках русского правительства организовать военный флот на Каспийском море. Пока в низовьях Волги казачьи отряды грабили и разоряли города, правительство мало думало о его судьбе. Еще весной Алексей Михайлович повелел Ботлеру и его подчиненным вернуться в Москву. Однако сначала этому помешали корабельные заботы, а затем иностранцев задержал сам воевода Прозоровский, отчаянно нуждавшийся в верных людях с боевым опытом Видя опасность сложившейся ситуации, Ботлер накануне штурма Астрахани собрал совет, на котором было принято решение бежать из города в Персию, если город захватят восставшие. Голландцы быстро купили на рынке необходимые припасы и сели в шлюпки. К сожалению, экипаж так и не дождался возвращения из города самого Ботлера и нескольких его спутников и отплыл самостоятельно. На следующий день Ботлер, пушкарь Брандт, лекарь Термунд и еще два матроса вернулись на «Орел», но застали его покинутым. Подчиняясь долгу, Бранд со своими спутниками вернулся в крепость и участвовал в ее защите. К счастью, голландцам удалось избежать резни и вовремя скрыться, не разделив судьбу командования гарнизона. Поскольку путь к Москве был закрыт повстанцами, они, так же как и их товарищи, решили на шлюпке бежать в Персию.

Ботлер и Термунд смогли выбраться через крепостные стены в ров, а затем двинулись по берегу реки. Здесь они отыскали лодку и на ней устремились вниз по течению, до царских учугов в устье Волги. Рыбаки помогли несчастным иностранцам, дали им хлеба и сушеной рыбы на дорогу. После этого иностранцы вышли в Каспийское море. Однако тут им повстречался отряд из 300 стрельцов во главе с полковником, который направлялся на стругах в Астрахань из Теркского городка. Не зная о захвате Астрахани, они очень удивились, встретив двух оборванных иноземцев. Когда голландцы рассказали полковнику о бедственном положении в городе, тот не нашел ничего более умного, как рассказать об этом своим стрельцам. Новости вызвали настоящее волнение среди стрельцов, которые немедленно взбунтовались. Несчастный полковник и три капитана были схвачены и связаны по рукам и ногам, вместе с голландцами. Всех их снова доставили в Астрахань.