Но Баторий не унимался и решил атаковать стены города через реку Великую. На другом берегу реки было построено несколько осадных батарей. Пять дней по стенам били тяжелые пушки. В конце концов часть стены рухнула, и 2 ноября поляки по льду реки пошли на приступ. Однако русские воеводы не дремали и за пять дней подтянули к стене напротив осадных батарей несколько десятков своих пушек. Причем на сей раз русские пушкари не вели контрбатарейной стрельбы, а, замаскировав пушки, ждали штурма. В итоге подбежавшие к пролому поляки были встречены страшным залпом из пушек и ручниц. Уцелевшие бросились назад, «оставив на льду реки мост из трупов».

После 2 ноября поляки заметно приуныли, дисциплина упала, и королевское войско проспало стрелецкий полк Федора Мясоедова. Не только стрельцы, но и многочисленный обоз с продовольствием проследовал без единого выстрела через позиции осаждающих. Поляки заметили отряд, лишь когда арьергард стрельцов проходил через городские ворота.

В 3 часа ночи 6 ноября польские войска начали тихо отволакивать осадные орудия из туров и траншей. К рассвету укрепления осаждающих были пусты.

Теперь Баторию ничего не оставалось делать, как мириться. Посредником в переговорах с Иваном IV стал нунций иезуит Антоний Поссевино. Он прибыл 18 августа 1581 г. к царю Ивану в Старицу в качестве посла папы Григория XII. Вместе с ценными подарками папа прислал царю книгу о Флорентийском соборе и грамоту, где писал: «Посылаю твоему величеству книгу о Флорентийском соборе печатную; прошу, чтобы ты ее сам читал и своим докторам приказал читать: великую от того божию милость и мудрость, и разум получишь. А я от тебя только одного хочу, чтоб святая и апостольская церковь с тобою в одной вере была, а все прочее твоему величеству от нас и от всех христианских государей будет готово».

13 декабря 1581 г. в деревню Запольной Ям съехались польские и русские послы. Польшу представляли воевода брауловский Януш Шбаражский, воевода виленский и гетман литовских Криштоф Радзивилл и секретарь (писарь) великий князь литовский Михаил Гарабурда. Русскую сторону представляли князь Дмитрий Елецкий и думный дворянин печатник Роман Олферьев-Безнин. В качестве посредника присутствовал тот же Поссевино.

Замечу, что, приехав в Запольной Ям, послы убедились, что деревня в основном была сожжена, и им пришлось отправиться в деревню Киверова гора в 15 верстах от Запольного Яма. Переговоры шли бурно, и об изменении места переговоров в документах не упомянули, поэтому в историю договор 1582 г. вошел по имени сгоревшей деревни, а с легкой руки историка С. М. Соловьева ее переименовали из Ям Запольной в Ям Запольский. Поэтому в советских учебниках истории писали, что 6 января 1582 г. был заключен русско-польский Запольский мирный договор. Что он не Запольский, а Запольный, мы уже знаем, и был это не мирный договор, а всего лишь перемирие сроком на десять лет.

Согласно условиям перемирия, Россия отказывалась в пользу Речи Посполитой от всех своих владений в Прибалтике и от владений своих вассалов и союзников: от Курляндии, уступая ее Польше; от 40 городов в Ливонии, переходящих к Польше; от города Полоцка с поветом (уездом); от города Велижа с округой. Речь Посполитая возвращала царю захваченные в течение последней войны псковские коренные земли: «пригороды» Пскова (то есть города Псковской земли – Опочку, Порхов и др., попавшие в зону военных действий); Великие Луки, Невель, Холм, Себеж – исконные новгородские и тверские земли, захваченные в ходе последней трехлетней войны.