I 1556 ble khanatet erobret av Ivan den grusomme, som deretter bygget en ny festning på en bratt høyde med god utsikt over Volga. I 1569 ble Astrakhan beleiret av den osmanske hæren, men byen holdt stand og tyrkerne måtte gi opp. Et år senere trakk sultanen tilbake alle sine krav på byen, og hele Volga var nå under russisk kontroll og åpen for russisk trafikk. På 1600-tallet ble Astrakhan utviklet som en russisk port mot orienten. Mange handelsmenn fra Armenia, Persia, India og Khiva bosatte seg i byen, og ga den en multinasjonal og variert karakter.