По некоторым данным в 1571 году вместе со своей дружиной отражал под стенами Москвы набег крымского хана Давлет-Гирея, принимал участие в Ливонской войне.
В июне 1581 года Ермак во главе казачьей дружины воевал в Литве против польско-литовских войск Стефана Батория. В это время его друг и сподвижник Иван Кольцо воевал в Заволжских степях с Ногайской Ордой.
После окончания Ливонской войны отряд Ермака прибывает на Волгу и в Жигулях соединяется с отрядом Ивана Кольцо. Здесь их находит гонец от купцов Строгановых с предложением идти к ним на службу. Зная, что за разгром царева каравана Ермак уже приговорен к четвертованию, а Кольцо к повешению, казаки принимают приглашение Строгановых идти в их Чусовские городки для защиты от набегов сибирских татар.
1 сентября 1582 года отряд Ермака и атаманов Ивана Кольцо, Матвея Мещеряка, Богдана Брязги, Ивана Александрова по прозвищу Черкас, Никиты Пана, Саввы Болдыря, Гаврилы Ильина в количестве 540 человек по Волге и Каме поднимается на стругах до Чусовских городков. Строгановы дали Ермаку кое-какое вооружение, однако оно было незначительным, поскольку вся дружина Ермака имела прекрасное вооружение.
Воспользовавшись удобным моментом, когда Сибирский хан Кучум был занят войной с ногаями, Ермак сам предпринимает вторжение в его земли. Всего за три месяца отряд Ермака проделал путь с реки Чусовой на реку Иртыш. По Тагильским перевалам Ермак вышел из Европы и спустился с «Камня» (Уральских гор) в Азию.
Это оказалось возможным благодаря железной дисциплине и твердой воинской организации. Поимо атаманов казаками командовали десятники, пятидесятники, сотники и есаулы.
С отрядом было три православных священника и один поп-расстрига. Ермак в походе жестко требовал соблюдения всех православных постов и праздников.
И вот уже тридцать казацких стругов плывут по Иртышу, на переднем ветер полощет казачье знамя: синее с широкой кумачовой каймою, кумач расшит узорами, по углам знамени — причудливые розетки; в центре на синем поле — две белые фигуры: стоящие друг против друга на задних лапах лев и ингор-конь с рогом на лбу, олицетворение «благоразумия, чистоты и строгости».
С этим знаменем воевал Ермак против Батория на Западе, с ним пришел и в Сибирь.
Кучум в это время послал своего старшего сына Алея с ратью на взятие русской крепости Чердынь в Пермском крае. Появление Ермака было для него полной неожиданностью. Между тем, в устье реки Тобол отряд Ермака разгромил полчища мурзы Карачи — главного сановника Кучума. Это привело Кучума в ярость, он собирает войско и посылает навстречу Ермаку своего племянника царевича Маметкула.
26 октября на Чувашовом мысу, на берегу Иртыша разгорелся грандиозный бой, которым с противной стороны руководил сам Кучум. В этом бою войска Кучума были разбиты, Маметкул ранен, Кучум бежал, а его столицу Кашлык занял Ермак. Вскоре казаки заняли городки Епанчин, Чинги-Туру и Искер, приведя в покорность местных князьков и царьков.

Памятник Ермаку
Однако в декабре, когда небольшой отряд казаков во главе с атаманом Брязгой ушел на озеро Абалак за рыбой, на них внезапно напал Маметкул и полностью уничтожил. Узнав об этом, Ермак немедленно выступил в поход и 5 декабря 1582 года разбил десятитысячную армию Маметкула в сражении не на жизнь, а на смерть близ озера Абалак. На каждого из казаков приходилось более двадцати неприятелей. Эта битва показала героизм и моральное превосходство казаков, она означала полное и окончательное завоевание Сибири.
Весной 1583 года Ермак посылает к Ивану IV Грозному отряд казаков в 25 человек во главе с Иваном Кольцо, Черкасом Александровым и Саввой Болдырем. Отряд отвез царю ясак-пушнину и послание о присоединении Сибири к России.
Иван Грозный принимает доклад Ермака, прощает ему и всем казакам их прежние «вины» и направляет в подмогу отряд стрельцов количеством 300 человек во главе с князем Семеном Болховским.
Зима 1583—1584 гг. В Сибири для русских была особенно тяжела, кончились припасы, начался голод. К весне умерли все стрельцы вместе с князем Болховским и значительная часть казаков.
Летом 1584 года сановник Кучума — мурза Карача обманным путем завлек на пир отряд казаков во главе с Иваном Кольцо, а ночью, напав на них, сонных перерезал всех до единого.
Узнав об этом, Ермак послал в стан Карачи новый отряд во главе с Матвеем Мещеряком. Посреди ночи казаки ворвались в становище Карачи. В бою были убиты два сына Карачи, а сам он едва бежал с остатками войска. Вскоре к Ермаку прибыли гонцы от бухарских купцов с просьбой защитить их от произвола Кучума. Ермак с остатком войска — менее ста человек — двинулся в поход. На берегу Иртыша близ устья реки Вагай, где заночевал отряд Ермака, на них во время страшной бури и грозы напал Кучум.
Ермак оценил обстановку и приказал садиться в струги. Меж тем татары уже ворвались в лагерь. Ермак отходил последним, прикрывая казаков. Тучу стрел выпустили атарские лучники. Стрелы пронзили широкую грудь Ермака Тимофеевича. Стремительные ледяные