В июне 1654 г., в самом начале русско-польской войны (1654—1667), на Гомель из Новгорода-Северского двинулось 20-тысячное войско наказного гетмана Ивана Золотаренко. Согласно Летописи самовидца, гетман «…армат узял из собою немало, так же запас пушечный», что позволяло ему начать осаду этого крупнейшего в Нижнем Посожье замка. Золотаренко сообщал царю Алексею Михайловичу, что «Гомель… есть всем местам граничным лиовским головою. Место велми оборонное, людей служилых немало, снарядов и пороху много…». Войско Золотаренко без существенных трудностей преодолело городские укрепления и подошло к замку. Вокруг него и на соседних холмах были расставлены пушки, и казаки начали осаду, «промышляя всеми промыслы ратными». До 11 июля повели 4 штурма, которые были отбиты. Защитники Гомельского замка отвечали дерзкими вылазками. Осада затягивалась, и Золотаренко решил вынудить замок сдаться «голодом и безводьем». За ходом осады следила вся восточная Белоруссия, обе воюющие стороны. Атаман понимал, что защитники своим упорством «всей Литве и войскам её сердца и смелости додают», и потому обратился к осаждённым от имени царя и Богдана Хмельницкого с предложением сдаться, но те «гордо и сурово» отказались. Тогда казаки затащили несколько небольших пушек на Спасскую церковь, стоявшую за Гомеюком поблизости от замка. Стрельба раскалёнными ядрами вызвала пожар. Вылазка защитников, с целью уничтожить эту огневую позицию, была неудачной. Вскоре казаки нашли и взорвали потайной ход к воде, что и решило судьбу замка. Как сообщалось царю, 13 августа 1654 г., после более чем полуторамесячной осады «гомляне, полковники, ротмистры и со всеми своими людьми покорилися».