Не желая больше оставаться в негостеприимных землях, Улуг-Мухаммед решил идти в Булгар. Покинув Белев, Улуг-Мухаммед, пройдя мордовские земли, подошел к границам Булгара.

После разгрома в 1361 г. и нападения русских под предводительством князя Федора Пестрого в 1432 г., столица края город Булгар лежал в развалинах, и население, ушедшее на север за Каму – в более безопасные и глухие места, – стало сосредоточиваться вокруг нового центра – Казани. Ко времени появления Улуг-Мухаммеда в Казани, здесь уже сидел Али-бек, самостоятельно управлявший всем Казанским краем. По мере возвышения Казани Булгар терял свое былое значение, чеканка ханских монет там прекратилась в 1422 г. Казань, построенная еще Бату-ханом, стала в дальнейшем претендовать на преемницу столицы Золотой Орды.

Весной 1438 г. Улуг-Мухаммед завладел Казанью. Казанский бек Али погиб, защищая город. С этой даты начинается образование Казанского ханства.

Утвердившись, хан Улуг-Мухаммед решил напомнить князю Московскому Василию о Белевской битве и обязанностях вассала по отношению к своему сюзерену. С этой целью он предпринял поход против русских. Весной 1439 г. Улуг-Мухаммед занял Нижний Новгород и победоносно дошел до самой Москвы. Великий князь был вынужден бежать, поручив оборону столицы одному из бояр. Простояв около десяти дней возле Москвы, ограбив окрестности, Улуг-Мухаммед вернулся в Казань. На обратном пути он сжег Коломну.

В течение пяти лет мир в Казани не нарушался. Все это время Улуг-Мухаммед занимался созданием собственных государственных структур, независимых от Кичи-Мухаммедхана. Казанское ханство, образовавшееся после распада Золотой Орды, по своей структуре управления во многом копировало ее и мало чем отличалось от других тюрко-монгольских государств, выделившихся из Джучиева улуса.

В противоположность Ногайской Орде, в Казанском ханстве городов было много, тюрко-монголы вели оседлый образ жизни и занимались земледелием.

В Казанское ханство автоматически вошли народы Поволжья: мордва, чуваши, марийцы, удмурты, жившие в составе Золотой Орды. Изменений в отношениях с этими народами в Казанском ханстве не произошло. На их землях не было тюрко-монгольских военных гарнизонов и чиновников. Веротерпимость осталась неизменной. Эти народы продолжали спокойно исповедовать язычество.

В 1444–1445 гг. хан Улуг-Мухаммед предпринял второй поход против Московского княжества. Захватив Нижний Новгород, тюрко-монгольское войско под началом царевичей Махмуда и Якуба вступило в Московскую область и дошло до Владимира. В генеральном сражении 7 июля 1445 г. в окрестностях Суздаля, у Спасо-Евфимиева монастыря, русские были разбиты, а сам великий князь Василий вместе со своим двоюродным братом князем Михаилом Верейским были взяты тюрко-монголами в плен. Они были отвезены в Нижний Новгород к Улуг-Мухаммеду: старые знакомые встретились через 14 лет после того, как Василий Васильевич приезжал за ярлыком на княжение к Улуг-Мухаммеду в Сарай.

Великий князь согласился на все условия, которые были ему предъявлены. Он признал себя вассалом хана и обязался дать огромный выкуп за себя; по одним известиям – «сколько может», по другим – 200 тыс. рублей.

Получив контрибуцию, хан Улуг-Мухаммед выступил из Нижнего Новгорода в Курмыш, и здесь 1 октября князь Василий был освобожден. Достигнув своей цели, хан вернулся в Казань.

По возвращении великого князя из плена вместе с ним прибыли в Москву большое количество тюрко-монголов и два сына казанского хана – Касим и Якуб. Тюрко-монголы были назначены на различные административные должности. К этому времени относится выделение им в Мещерской земле (на Оке) особого удела – так называемого Касимовского царства, отданного, вероятно, в силу условий того же мирного договора во владение сыну Улуг-Мухаммеда, царевичу Касиму. Тюрко-монголы, приехавшие в Русь, стали устраиваться здесь так, как им хотелось, и постепенно начали строить мечети в русских городах. Строительство мечетей, при известном фанатизме местного населения, вызвало особое негодование. Проведение в жизнь условий договора, заключенного Василием в плену у казанцев, сопровождалось вспышкой народного возмущениям. В числе недовольных были бояре, купцы и духовенство. Через три месяца после введения тюрко-монголов в русские земли Василий был низложен с престола. Его двоюродный брат Димитрий Шемяка заманил князя на богомолье в Троицко-Сергиевский монастырь, схватил его и приказал ослепить, после чего сослал в Углич, а сам занял московский трон. В вину Василию ставилось, «зачем татар привел на русскую землю и города им дал на кормление; татар и их речь любишь, а крестьян своих томишь без милости, а злато и серебро и имения даешь татарам».