В один из дней 1840 года, видимо вскоре после окончания портрета, Струговщиков повстречался с Брюлловым, который шел вместе со своим учеником Липиным по 3-й линии в свою садовую мастерскую. На вопрос Струговщикова он ответил: «Идем в большую мастерскую, на осаду Пскова, недели на две; присылай мне, пожалуйста, по две чашки кофе, по два яйца и по тарелке супу». Последующие дни Струговщиков снабжал Брюллова провиантом, прибавляя в скудному рациону и жареного цыпленка. Все эти годы, начиная, по сути дела, еще с 1835 года (Григорий Гагарин свидетельствует, что первая мысль и первые маленькие наброски к «Осаде Пскова» возникли еще в Константинополе), Брюллов был занят тщательной подготовительной работой. Теперь он счел возможным перейти к большому холсту.
У него, создателя «Помпеи», был накоплен большой опыт работы над историческим полотном. Он старается и теперь делать все так, как когда-то, создавая «Помпею». Едет в Псков для «снятия видов». Тщательно изучает исторические источники: читает Карамзина, да не просто читает — изучает и даже критикует, говоря, что «здесь все цари, а народа нет». По совету Солнцева берется за «Историю Пскова» Евгения Болховитинова и принимает концепцию этого ученого митрополита, считавшего, что решающую роль в той победе, которую одержали псковитяне 8 сентября 1581 года над соединенными войсками Стефана Батория, сыграло религиозное воодушевление русских. Он выбирает из описания битвы тот самый момент, когда русские, начавшие было отступать под натиском врага, вдруг твердо сомкнулись, с криками «не предадим богоматери и св. Всеволода» ринулись вперед и смяли противника. Их воодушевление вызвано зрелищем крестного хода — представитель псковитян, Шуйский, сойдя с раненого коня, указывает осажденным на образ богоматери и мощи св. Всеволода, которые несут на поле брани монахи и священнослужители. Уже сам выбор момента таил в себе опасность двойственности: в картине получилось как бы два сюжета, соединенных вместе — битва и крестный ход.
Так же тщательно, как когда-то для «Помпеи», Брюллов изучает имеющиеся материалы во имя соблюдения этнографической точности: хлопочет о том, чтобы ему из Арсенала доставили латы, мечи, шишаки и прочее вооружение XVI века, вглядывается в присланную Олениным копию с картины «Въезд Марины Мнишек в Москву», смотрит рисунки А. Орловского, изображающие польских воинов XVII века. Он хочет быть достоверным во всякой малости, в костюмах и в каждой детали. Пройдя стадию работы в эскизах, решив, что пора перейти к холсту, он запирается на две недели в мастерской — тоже как в те времена, когда на едином порыве вдохновения писал «Помпею». Идя в тот день «на осаду Пскова», он еще верит в успех, тем более что первоначальные эскизы у всех, кто их видел, вызывали неизменный восторг и восхищение. Кажется, он во всем следует тем же путем, что вел его к триумфу «Помпеи». И тем не менее на сей раз огромный, добросовестный труд обернулся горчайшей неудачей. Спустя две недели к Струговщикову явился Брюллов, похудевший, осунувшийся, заросший бородой. «Дашь мне шампанского, да чего-нибудь съесть?» — спросил он, в изнеможении упав в кресло. На вопросы суетившегося по хозяйству Струговщикова, как обстоят дела с «Осадой Пскова», он раздраженно сказал: «Теперь скажи, как отделаться от любопытных? Показывать неоконченную картину все равно, что ходить без сапог…» Больше Струговщиков ни о чем не расспрашивал. Вновь и вновь, вплоть до лета 1843 года будет Брюллов возвращаться к злополучному холсту, огромному, как ни одна другая его картина; как немой укор стояла она перед глазами, навязчиво напоминая о себе. Брюллов с трудом отваживает толпы любопытных — все хотят видеть новое творение прославленного мастера. На вопрос одного особенно настойчивого литератора он сердито отвечает: «Картины нет еще и не скоро будет, многое я записал: не выходит так, как надобно и как хочется; кое-что написал опять, но до конца еще очень далеко». Некоторые из близких друзей, Алексеев, Мусин-Пушкин, твердят ему, что первоначальный замысел был куда интереснее. Он не верит и только еще больше раздражается. Когда приходит к нему Григорий Гагарин, Брюллов показывает ему картину только после длительных и даже как бы извинительных предисловий и объяснений «будто заранее боясь, что я не узнаю в его произведении той идеи, зарождения которой я был свидетелем еще в Буюк-Дере», — вспоминает Гагарин.