Вместо Черкасского царь назначил Михаила Шеина, а на место Лыкова — Пожарского. Однако Дмитрий Михайлович, изнурённый частыми припадками, вынужден был отказаться. Вместо него вторым воеводой назначили его старого сослуживца по ополчению Артемия Измайлова.
Когда герой смоленской обороны Михаил Шеин был приглашён в связи с его назначением к государю, он разразился бурными упрёками в адрес бояр, заявив царю, что «его службы выше всех перед всею его братьею боярами; что его братья бояре, в то время как он служил, многие по запечью сидели, и сыскать их было нельзя».
Царь на эту дерзкую речь старого воеводы ничего не ответил, промолчали и слушавшие Шеина бояре, однако злобу на него затаили.
Поначалу поход складывался удачно для русского войска. В декабре армия Шеина подошла к Смоленску, однако штурм успеха не принёс. Оставалось надеяться, что польский гарнизон, не выдержав голода, сдастся на милость победителей. Осада длилась восемь месяцев, и поляки действительно уже было решились начать переговоры о сдаче, как вдруг под Смоленском появился с двадцатидвухтысячным войском Владислав, избранный к тому времени королём. Ещё до того польским дипломатам удалось натравить на Русь крымских татар. Москва срочно готовилась к обороне. В июле 1633 года татары прорвали оборону русских на Оке, вышли к Серпухову, а затем неожиданно повернули, минуя Каширу, в рязанские земли. Однако угроза нападения на Москву ещё не миновала, и поэтому помощь Шеину новыми силами оказать было невозможно.
А Шеину с Измайловым приходилось туго. Часть войска — дворяне из южных мест — покинула войско, чтобы защитить свои поместья от набега татар. Королевские войска захватили Дорогобуж, где находился обоз русского войска, оставив его без продовольствия. Заняв высоты вокруг расположения русского лагеря, поляки открыли артиллерийскую пальбу, вынудив воинов искать спасения за бревенчатыми стенами выстроенного острожка. Теперь сам Шеин оказался в осаде. Наступила осень, многие болели и умирали от голода и холода. Шеин слал отчаянные письма в Москву с просьбой о помощи. Однако в это время скончался патриарх Филарет, и влияние бояр на царя вновь непомерно возросло. Они решили отомстить обидчику Шеину. Заверяя его о скорой помощи, дума в то же время медлила с приказом идти под Смоленск армии, стоящей в Можайске, придумывая всё новые и новые отговорки. Так, 2 февраля 1634 года они послали в Можайск князя Волконского советоваться, как бы поскорее помочь Шеину. Воеводы ему ответили, что они только того и ждут, готовы идти на помощь не мешкая. В Москве похвалили их за такие мысли и 8 февраля прислали долгожданное указание идти к Смоленску, но... предварительно соединившись с воеводами Ржева и Калуги. Пока шла эта переписка, Шеин вынужден был сдаться. Это случилось 16 февраля. Оставив противнику все пушки и повергнув к ногам победителей свои знамёна, русские были вынуждены, осыпаемые грубыми насмешками, пройти сквозь строй врагов и пешими брести к Можайску. Королевское войско не последовало за ними. Владислав осадил крепость Белую, но так и не сумел её взять. Из Польши пришли тревожные известия о готовящемся вторжении турок. С севера шведы угрожали захватить Пруссию, денег на жалованье войску не осталось, и Владислав запросил мира.
Переговоры, проходившие на реке Поляновке, где когда-то произошёл обмен пленными, тянулись до 4 июня. Поляки запрашивали с русских за отказ Владислава от престола сто тысяч рублей. Русские долго упирались, наконец сошлись на двадцати тысячах. Был заключён вечный мир, по которому царь навсегда уступал земли, находившиеся у поляков, а польский король признал Михаила Романова царём и братом.
А бояре тем временем отыгрались на Шеине. Никогда на Руси проигравшим сражение не секли голов. Исключение сделали для Шеина и Измайлова. Боярская судная комиссия во главе с Иваном Шуйским приговорила их к смертной казни. Их вывели за город, на «пожар», где после зачтения дьяком приговора и перечисления их «вин» заслуженным ветеранам войн Смутного времени отсекли головы. Их родственников сослали в Сибирь.
В Москву из Польши были доставлены останки царя Василия Шуйского, умершего ещё в 1612 году. Они нашли успокоение в Архангельском соборе Кремля.
Последние годы своей жизни Пожарский провёл в основном в своём московском дворе. Он выполнил свою клятву, данную при освобождении Москвы, — на свои средства выстроил храм Казанской Божией Матери на Красной площади. Им же была построена ещё одна церковь — Покрова в Медведкове, где было его поместье, возрождён Макарьевский монастырь под Нижним Новгородом. В своём родовом поместье, в деревне Холуи князь развил ремесло богомазов. Владелец большой библиотеки, Дмитрий Михайлович немало ценных книг подарил монастырям. В Соловецкий монастырь он передал три тома Четьих-Миней, когда-то отпечатанных в Александровской слободе по указанию Ивана Грозного. Ещё одна Общая Минея была передана в Троице-Сергиев монастырь. Псалтырь, «Толкование на деяния апостольские», «Об иконном поклонении» перешли в собственность Спасо-Ефимьева монастыря.