當年伊凡大帝的父親瓦西裏三世在病重之際，為了保障兒子日後的王位穩定，特意下詔建立了壹個由七位大貴族組成的攝政會議，這七位貴族將輔佐年幼的伊凡，直至他到十五歲親政時為止。這七個人都是當時權傾壹時的重臣，其中以伊凡的舅舅格林斯基大公為首，其次還有瓦西裏三世的弟弟，也就是伊凡的叔叔安德烈；門庭顯赫的瓦西裏和伊萬·舒伊斯基兄弟（另有父子的說法），另外三位是紮哈林，圖奇科夫和沃倫佐夫三位大公。按照瓦西裏三世的想法，這種安排足以保證國家的長治久安，可以保證年幼的伊凡有足夠的能力對抗反對派雲集的大貴族杜馬。
1533年12月4日，瓦西裏三世病逝。三歲的伊凡即位，史稱伊凡四世。雖然瓦西裏三世在生前就規定攝政會議將輔佐伊凡，但實際對朝政最有影響力的還是伊凡的母親--葉蓮娜·格林斯卡婭。年輕寡居的葉蓮娜不久就有了自己的寵臣，壹位名叫伊萬·奧伯連斯基的貴族。在奧伯連斯基的支持下，葉蓮娜逐漸產生了所謂垂簾聽政的想法，於是開始著手清除攝政會議。
這樣，瓦西裏三世去世還不到壹年，大公國內部就開始分裂，以攝政會議的王黨為壹方，以葉蓮娜為首的後黨為另壹方，權力之爭拉開序幕。第壹個回合的後黨和王黨之爭以太後葉蓮娜的勝利而告終。
葉蓮娜對王黨下手的突破口是1534年夏天的高級將領叛逃事件。這年8月3日，總領莫斯科南郊重鎮謝爾普霍夫城軍政的別利斯基大公和名將利亞茨基叛逃，投奔立陶宛大公國去了。時隔兩天，因受到叛逃事件影響，攝政會議中為首的貴族格林斯基大公被逮捕入獄（另有被殺的說法），接著沃倫佐夫大公也遭到逮捕。接下來握有兵權的別利斯基和沃羅滕斯基家族也受到牽連，多人被逮捕。在壹系列逮捕之後，葉蓮娜在奧伯連斯基支持下成為攝政王，實際獨攬大權。
葉蓮娜·格林斯卡婭攝政期間，莫斯科大公國正在和立陶宛、克裏木汗國和喀山汗國處於連年征戰狀態。為了保證莫斯科大公國的穩定發展，莫斯科大公國在這些軍事沖突中占上風時，格林斯卡婭太後成功地這些敵對國家講和。另外格林斯卡婭還推行了壹項重要的金融改革--在俄羅斯貨幣體系中補充了壹個新的貨幣單位：戈比，按照歐洲習慣，規定戈比是盧布的輔幣，100個戈比等於壹個盧布。
格林斯卡婭在攝政四年後的1538年4月3日，突然暴病身亡。史學界壹致認為，太後格林斯卡婭是被毒害謀殺的。無論如何，年幼的伊凡成為孤兒。王黨卷土重來，在格林斯卡婭去世後六天，就逮捕了太後的寵臣奧伯連斯基，將其投入監獄處死。以舒伊斯基兄弟為首的王黨重新執掌攝政會議，操縱伊凡處理國政。舒伊斯基兄弟雖累世名門，但是對伊凡四世毫無敬意，欺負伊凡年幼，在宮廷上下為所欲為，甚至公開侮辱伊凡和他弱智的弟弟尤裏。在瓦西裏·舒伊斯基死後，伊萬·舒伊斯基成為攝政王。
舒伊斯基的攝政王沒有當幾天，就在1540年被大貴族杜馬驅逐，取而代之的是為人正直的別利斯基大公。過了兩年，舒伊斯基再次暗中活動，推翻了別利斯基，再次成為攝政王。舒伊斯基壹上臺，就對反對他的朝臣們大肆迫害，逮捕殺掉了不少支持伊凡和別利斯基的大臣。
舒伊斯基在權勢炙手的時候，只註意監視朝堂之上的大臣們，卻忘了盯住早熟的少年大公伊凡四世。1543年12月29日，在大貴族杜馬開會期間，時年十三歲的伊凡四世突然命令手下衛兵逮捕舒伊斯基。盡管當時舒伊斯基在伊凡周圍和朝中安插了不少黨羽，但是事發突然，誰也沒有想到伊凡能有此舉，更不敢公開在朝堂之上反對大公。支持伊凡的大臣們趁機壹舉消滅了舒伊斯基在朝中的勢力，同時推舉伊凡的兩個舅舅米哈伊爾和尤裏·格林斯基為攝政王。
1546年12月，伊凡四世決定開始親政。次年1月16日，伊凡登上王位，正式自稱沙皇。拜占庭大牧首約瑟夫和其他三十六位拜占庭教區都主教承認了伊凡的沙皇稱號，得到了東正教會的認可，這是在形式上完成了君權神授和莫斯科是第三個羅馬的認可，也就是俄羅斯君主的權力來自上帝，而莫斯科是君士坦丁堡的繼承人這個神權和君權交織的雙重法律認可。於是，沙皇俄國誕生了。 伊凡登基後不到壹個月，就舉行大婚--皇後是阿娜斯塔西·科什金娜，是禦前侍臣羅曼·紮哈林-尤裏耶夫的女兒。阿娜斯塔西是俄羅斯歷史上的第壹位皇後，以性格溫柔，心地善良著稱。羅曼家族因女兒為後而壹躍成為顯貴，從此自稱羅曼諾夫家族。時隔百年，羅曼諾夫家族建立了俄羅斯留裏克王朝之後的第二個王朝，而俄羅斯帝國的第壹個皇帝，彼得壹世，按照家譜推算就是阿娜斯塔西的侄孫。
雄心勃勃的少年沙皇開始推行壹系列政治、軍事改革，旨在加強中央集權，達到富國強兵的目的。1547年莫斯科大火之後，伊凡四世平定了城中居民因謠言煽動而引發的暴亂，此後開始著手建立自己的智囊團。
伊凡四世和他的智囊團們推行了壹系列重要的改革，包括建立新的貴族代議機構--縉紳會議，此後又建立了俄羅斯歷史上的第壹個行政衙門，專門處理政務。後來這個行政衙門成為中央政府的前身，此後從這個部門還分立出了外交衙門、刑事衙門等部門。伊凡四世還改革了司法制度，改變了此前在俄羅斯各城鎮中督軍和領主們獨攬司法權的局面，規定凡是刑事案件的審理，必須有當地的貴族、縉紳等陪同聽審，也就是某種意義上的陪審團制度。對沙皇俄國最具有現實意義的改革還是軍事改革：伊凡四世下令建立起職業的國家軍隊，將原來各城市裏民兵性質的武裝統壹編為常備正規軍，並指派貴族擔任這些軍隊的將領；正式引入服役概念，規定凡是食俸祿者，必須在軍中服役。這樣各地的貴族子弟都被指派到軍隊中，擔任各級將領，而貴族子弟獲得官爵的壹個重要途徑就是在戰場上獲得軍功。此外伊凡四世還建立起壹個全新的兵種--射擊軍，射擊軍就駐紮在莫斯科城中，裝備精良，配有當時最先進的火器，比起冷兵器時代的軍隊，射擊軍無疑是沙皇俄國的精銳力量。後來的歷史證明，射擊軍在日後200余年的俄羅斯歷史中扮演了重要的角色。
伊凡四世還正式確定了俄國的國徽。從伊凡四世開始，俄國的國徽不僅僅是從拜占廷繼承來的雙頭鷹，雙頭鷹的胸前還加上了留裏克家族的族徽--繪有聖喬治立馬揮矛，刺殺巨龍圖案的盾牌。這個國徽圖案被羅曼諾夫王朝沿用，直到現在的聯邦制的俄羅斯。 1552年，伊凡四世已經親政六年。22歲的伊凡躊躇滿誌，在成功推行壹系列改革、加強中央集權、穩定內政之後，決定繼續祖輩和父輩未竟的擴張事業。他選定的第壹個目標就是喀山汗國。
伊凡四世即位之初，經祖輩、父輩兩代的大力擴張，俄羅斯實際有效控制的領土面積已經和現代德法兩國面積總和相當。俄羅斯的領土北起卡累利阿半島，西至普斯科夫-斯摩棱斯克-戈梅利-切爾尼科夫壹線，與波蘭立陶宛王國接壤；在西南方和克裏木汗國接壤，邊境線從庫爾斯克、葉列茨壹線直至伏爾加河和蘇拉河匯合處；在正南方就是頓河草原，那裏居住著大量各斯拉夫民族、高加索民族和韃靼人組成的哥薩克人，再就是韃靼人建立的諾蓋大汗國和諾蓋小汗國；在伏爾加河流入裏海的入海口處是韃靼人建立的阿斯特拉罕汗國；而向東，就是俄羅斯的老對手喀山汗國。
這裏有壹個有趣的歷史現象：伊凡四世執政初期的沙皇俄國，在南部、東部和北部，所謂邊境線實際是地理概念，模糊不定，更沒有明確的邊界標誌，可以理解為是壹個大致的勢力範圍。但在西部邊界，也就是和立窩尼亞騎士團、波蘭立陶宛王國接壤的那個邊境線，和今天俄羅斯的西部邊界線驚人地相似。唯壹的區別就是當時切爾尼戈夫等地已經在俄國版圖內（現在屬於烏克蘭領土），烏克蘭首都基輔位於當時的邊境線上；此外沿著波羅的海的海岸線，壹條寬70-100公裏的狹長領土，也就是今日聖彼得堡壹帶，當時還是立窩尼亞的領土。日後為了爭奪波羅的海的出海口，沙皇俄國和歐洲的鄰居們展開了長達二十五年的戰爭。
俄羅斯境內人口最密集的地區自然是莫斯科。根據當時的統計，莫斯科城中***有41500戶，居民數量超過10萬人。當時俄羅斯在北部地區建立了為數不多的居民點，最北邊的居民點已經建到了北極圈內。
經過壹系列的政治、軍事改革，伊凡四世極大地鞏固了中央集權，把政權和軍隊牢牢地抓在手裏。這首先體現在軍隊的作戰能力上：當時的俄軍裝備了十六世紀的大規模殺傷性武器--火炮，相應地也建立了壹個新的軍種--炮兵，壹躍成為歐洲最強的軍隊之壹。經過數年經營，俄軍擁有了數量龐大的火炮。
據當時神聖羅馬帝國駐沙皇俄國的大使約翰·科本采裏寫給皇帝馬克西米裏安二世的密信中記載，俄軍每次發動大型戰役，至少要出動上百門大炮。原來在中世紀時期建造的不可逾越的高大堅固的城墻，現在已經擋不住俄軍大炮的轟擊。除此以外，伊凡四世還下令鑄造了重炮，這種大炮竟然重達數噸，每個炮彈的重量達到上百公斤。每當戰場上俄軍炮聲轟鳴，往往能給敵方軍隊造成巨大的心理震撼。
伊凡四世下令鑄造的這批火炮不但威力巨大，而且服役壽命超常。每門大炮的服役年齡長達數十年，個別火炮竟然在十七世紀時仍在使用。這固然是因為當時的火炮結構簡單，粗大笨重，不易損壞；但從另壹方面，當時俄羅斯的火炮鑄造工藝高超，金屬鍛造達到了壹定的水平。這也是火炮服役壽命長達百年的壹個重要原因。
在俄軍完成鳥槍換炮的轉變後，雄心萬丈的伊凡四世決定像祖輩和父輩壹樣，開疆拓土。第壹個目標就選定了喀山汗國。
當時喀山汗國和克裏木汗國的統治者均出自吉雷家族，喀山汗國的君主就是當年從克裏木汗國迎奉入朝的。當莫斯科忙於內亂時，喀山汗國屢屢侵襲莫斯科東部邊境城鎮，主要的侵襲目標就是下諾夫哥羅德、維亞特卡、弗拉基米爾、科斯特羅馬等城鎮。
伊凡四世決定親征喀山，目的已不僅僅是讓喀山俯首稱臣，成為藩屬國，而是徹底征服，把喀山並入俄國領土。為了達到這個目的，伊凡三世前後***三次出征喀山汗國。前兩次東征因為天氣原因和兵力不足而失敗。
1552年10月份，伊凡四世率軍第三次親征喀山汗國。這壹次伊凡四世帶了壹支15萬人的龐大軍隊，另外配備了150門火炮。喀山抵擋不住俄軍的進攻，很快喀山就陷落了。稱霸百年的喀山汗國滅亡。
伊凡四世廢掉了喀山汗，手下大將亞歷山大·舒伊斯基被任命為喀山督軍，喀山正式並入俄羅斯版圖。
歷史學家們承認，征服喀山對俄羅斯具有重大的歷史意義。在戰略上，改變了俄羅斯強敵環伺的惡劣地緣政治局面，在東面打開了壹個缺口，除去了俄羅斯在東部的心腹大患，使得邊境城鎮免予韃靼騎兵頻繁的侵襲之苦。從長遠看，這使得俄羅斯騰出手來，以各個擊破的戰術，逐個滅掉了周圍的強國，將領土擴張推向了前所未有的程度。其次，喀山汗國的滅亡搬掉了沙皇俄國東進的最大障礙。在征服喀山後，向東可以翻越烏拉爾山，向南可以順伏爾加河南下直達裏海，這樣西伯利亞和阿斯特拉罕兩個汗國已成沙俄的囊中物。
為了紀念征服喀山汗國，伊凡四世下令在克裏姆林宮前面的廣場上建立壹座教堂，名為聖母大教堂，即今日紅場上的瓦西裏升天大教堂。
喀山汗國滅亡後，俄羅斯加緊了在伏爾加河流域的殖民化，俄羅斯各地移民大舉向東遷徙，潮水般地漫延過伏爾加河、烏拉爾山，裘皮和木材變成滾滾財富，通過喀山流入莫斯科，使得俄羅斯在同歐洲的貿易中獲得了巨額利潤。在不到20年的時間裏，喀山就成為了多民族混居的繁華重鎮。
此後數年時間裏，伊凡四世派遣大將舍米亞金、切列米辛諾夫等出兵攻打阿斯特拉罕汗國，在頓河哥薩克騎兵的協助下，兩度重創阿斯特拉罕汗國主力部隊，最後兵不血刃地占領了伏爾加河和裏海交匯處的都城阿斯特拉罕。1556年，阿斯特拉罕汗國滅亡。這樣，伊凡四世的沙皇俄國征服了整個伏爾加河流域，把領土擴張到了裏海沿岸，並把擴張的觸角伸向了高加索、中亞和西伯利亞。此時，西伯利亞汗國、諾蓋大汗國和南方草原上的哥薩克人在名義上已經臣服於莫斯科。哥薩克人以實際獨立的地位、擁有新占領土地的條件，為沙皇鎮守南部邊疆並成為開拓東部領土的先鋒。
在取得壹系列輝煌的軍事、政治勝利之後，伊凡四世開始集中精力對付克裏木汗國。
在喀山汗國和阿斯特拉罕汗國相繼滅亡後，吉雷王朝的克裏木汗德夫列特壹世發誓要使阿斯塔拉罕和喀山復國。德夫列特還沒來得及采取行動，先是1558年莫斯科的盟友、波蘭將領維什涅韋茨基率軍在亞速海出海口處的要塞亞速擊敗克裏木軍隊，接著在1559年又被伊凡四世派出的名將阿達舍夫率兵擊敗，克裏木汗國軍隊敗退至克裏木半島。
阿達舍夫攻克了克裏木汗國以販賣人口而繁榮起來的港口城市克茲列夫，解救了大量的被擄人口和奴隸。雖然阿達舍夫的軍隊取得了壹系列勝利，但最終未能攻進汗國腹地克裏木半島，沒能給克裏木汗國以毀滅性的打擊。做為反擊，德夫列特壹世的克裏木軍隊和奧斯曼土耳其聯軍兩度東征阿斯特拉罕，但均被阿達舍夫率領的俄軍擊敗。