Удар в центр, где находилась самая лучшая и сильная батарея Пугачева, разрезал его силы на две части, которые продолжали борьбу. Повстанцев разбили, и они отступили за реку Казанку. По данным Михельсона, на поле боя осталось 800 убитых повстанцев, 737 попали в плен; у карателей — 23 убитых, 37 раненых.

На следующий день утром Пугачев атаковал отряд Михельсона на Арском поле, куда он пришел, двигаясь к Казани. Из города вышел отряд П.С. Потемкина, ударивший с тыла. С двух сторон каратели снова разбили повстанцев, и они отошли за реку Казанку, остановились перстах в 20 от города.

К 15 июля, то есть на второй день после сражения на Арском поле, у Пугачева снова было до 15 тысяч человек, и он перешел в наступление. Противники встретились снова у села Царицына. Два часа повстанцы обстреливали солдат Михельсона из пушек и ружей, потом перешли в атаку, кололи штыками и копьями. Левый фланг Михельсоиа смешался. Он бросил туда подкрепления. «Злодеи, — по его словам, — на меня наступали с такою пушечною и ружейною стрельбою и с таким отчаянием, коего только в лучших войсках найтить надеялся».

Превосходство в организации и вооружении опять склонило успех на сторону карателей. Повстанцы бежали, их преследовали. В плен чуть было не попал Пугачев. До двух тысяч убитых, 5 тысяч пленных, потеря всей артиллерии — таков итог этого поражения. Михельсон потерял 35 убитых, 121 раненого. Здесь Пугачев лишился Белобородова и Минеева, попавших в плен.

Пугачев бежал на север, в сторону Кокшайска. За ним тянулись остатки его разбитого войска. В ночь на 17 июля он переправился здесь через Волгу.

За эту победу императрица произвела Михельсона в полковники, пожаловала ему тысячу душ крестьян в Витебской губернии, большую сумму денег, орден святого Георгия 3-й степени. Более 3,5 тысячи душ крестьян получили офицеры его отряда. Со всех сторон сыпались похвалы и подарки от дворян.

Между тем восставшие, собираясь партиями, громили имения, вешали помещиков, приказчиков, чиновников в Казанской и Нижегородской губерниях. Нижегородский губернатор Ступишин в письме Вяземскому сообщал, что «рассыпанные злодеи, где они касались, все селения возмутили и уже без Пугачева делают разорения, ловят и грабят своих помещиков». Он закрыл Макарьевскую ярмарку, а купцам приказал выехать; волновали его и настроения раскольников на Керженце.

Пугачев после переправы через Волгу двигался на запад, по направлению к Нижнему Новгороду и Москве. Но верстах в 15 от Волги повстречавшиеся ему чуваши сказали, что в Нижнем много войск, в Цивильск из Свияжска идет правительственный отряд. И Пугачев меняет свое решение. Правда, яицкие казаки уговаривают его идти дальше на запад:

— Ваше величество, помилуйте! Долго ли нам так странствовать и проливать человеческую кровь! Время Вам идти в Москву и принять престол!

— Нет, детушки, потерпите, не пришло еще мое время! А когда будет, то я и сам без вашего зова пойду. Теперь же я намерен идти на Дон, там меня некоторые знают и примут с радостию.

Непосредственно при Пугачеве во время переправы было всего 400 человек. В иных местах переправились другие повстанцы. Вдогонку спешил майор граф Меллин с 850 солдатами. Михельсон остался в Казани, ввиду того, что, по его словам, «весь народ в великом колебании». О ненадежности местного населения сообщает и Потемкин: «Неможно представить себе, до какой крайности весь народ в здешнем краю бунтует, так что вероятия приложить, не видев оное, невозможно. Источником оного крайнее мздоимство, которое народ разорило и ожесточило».

К Казани двигались карательные отряды — Муфеля, Голицына, Гагрина, Жолобова. Но они по пути вынуждены были вступать в борьбу со многими повстанческими отрядами. На правобережье Волги войск было мало. Брандт, Потемкин, Щербатов пытались исправить положение. В первую очередь выслали за Пугачевым того же Михельсона. Он по дороге к Свияжску и Чебоксарам узнал, что Пугачев пошел на юг, к Алатырю. Полковник приказал Меллину следовать за восставшими, оставляя их все время слева от себя, загораживая им пути на Москву.

В поволжских губерниях, где действовали повстанцы, проживало несколько миллионов человек всякого люда — крепостных, государственных, экономических крестьян, «иноверцев», работных людей, казаков, однодворцев, ремесленников и купцов, всяких наемных людей, солдат, и пр. На них и рассчитывал Пугачев, когда вошел в районы правобережья Волги. Он развернул энергичную и успешную деятельность по сбору новых людей в свою армию. Ему во всем помогала местная беднота. Росла главная армия, во многих местах возникали и боролись с местными властями, карателями отряды повстанцев из русских, татар, мордвы, чувашей и др. Этому способствовала рассылка знаменитых июльских манифестов — провозглашенные ими лозунги освобождения крестьян от власти помещиков, от податей и рекрутчины, наделения землями и угодьями, истребления дворян подняли огромные массы угнетенных. Во многих уездах они поголовно или почти поголовно включались в борьбу — пополняли армию Пугачева, отряды его атаманов, ловили и вешали помещиков, приводили их в стан Пугачева для суда и расправы.