Setelah berhasil membuat Surabaya tunduk, Panembahan Senopati kemudian bergerak menuju Madiun dengan bala tentaranya. Di sana ia berusaha menduduki Madiun, tetapi jumlah prajurit Madiun jauh lebih banyak daripada Mataram.
Saat itu Adipati Madiun juga tengah mengumpulkan para bupati untuk mempersiapkan pasukan masing-masing menghadapi gelombang serangan dari Mataram. Bentrokan pun pecah antara kedua kekuatan itu. Mataram menghadapi serangan besar dari Madiun dan Ponorogo.
Tetapi Panembahan Senopati adalah komandan yang cerdas. Sadar jumlah pasukannya kalah, dirinya menjalankan strategi tipu muslihat dengan pura - pura menyerah kepada Madiun.
Pernyataan menyerahnya itu ia tulis dalam sebuah surat yang diantarkan seorang wanita cantik ke Madiun. Setelah diterima oleh Adipati Madiun, surat itu langsung disebarkan ke seluruh bupati yang awalnya membantu Madiun.
Pengumuman ini membuat para bupati dan pasukannya bubar serta menarik diri untuk pulang. Ketika sekutu Madiun sudah mulai pulang, maka Madiun tinggall sendirian.
Saat itulah Panembahan Senopati langsung bergerak menuju Kota Madiun, menggerakkan pasukan dan melakukan penyerangan.
Serangan Panembahan Senopati yang sifatnya mendadak ini membuat Madiun kalang kabut dan adipatinya pun lari meninggalkan pura. Madiun pun berhasil dikuasai oleh Mataram dan Panembahan Senopati secara mudah.
Kemudian Mataram bisa langsung mencaplok wilayah Pasuruan, Kediri, dan Ponorogo. Namun penaklukan Panembahan Senopati ke wilayah Jawa bagian timur ini gagal menaklukkan Blambangan, Panarukan, dan Pulau Bali. Ketiga wilayah itu masih tetap menjadi sebuah wilayah merdeka.
Sementara di wilayah barat, sejumlah wilayah yang masih merdeka alias belum dikuasai oleh Mataram di masa pemerintahan Panembahan Senopati adalah Kedu, Bagelen, Banyumas, dan bagian selatan Cirebon. Lalu wilayah di pesisir utara Jawa yakni Rembang, Pati, Demak, dan Pekalongan, berhasil ditundukkan oleh Mataram.
Awalnya, Pati bersama Demak juga melakukan perlawanan terhadap Mataram. Bahkan tentara mereka sempat mendekati Mataram. Tetapi pada akhirnya Pati dan Demak, berhasil ditaklukkan oleh Panembahan Senopati dan pasukan kudanya.