Об этом походе и о том, что за ним последовало, подробно рассказывает наша летопись. Греки затворились в Корсуни (Херсонесе) и крепко оборонялись. Русь встала на той стороне города, что против пристани, и начала осаду.
Горожане защищались отважно, и осаде не было видно конца. Но тут один из корсунян, по имени Анастас, пустил в лагерь Владимира стрелу с письмом. В том письме говорилось: «Перекопайте и переймите воду, она идет в город по трубам из колодцев, которые за вашим лагерем с востока». Владимир тотчас велел копать наперерез трубам и перенял воду. Люди в Корсуни стали изнемогать от жажды и вскоре сдались. Владимир вошел в город и послал сказать Василию и его брату Константину: «Вот, взял уже ваш город славный. Если не отдадите за меня сестру, то сделаю столице вашей то же, что и этому городу».
Василий и Константин принялись упрашивать Анну согласиться на брак с Владимиром. Но та не хотела уезжать в Русь, говоря: «Иду, как в полон, лучше бы мне здесь умереть». Братья же отвечали ей: «Может быть, обратит тобой Бог Русскую землю к покаянию, а Греческую землю избавит от ужасов войны.
Видишь, сколько зла наделала грекам Русь? Теперь же, если не пойдешь, и нам сделают то же, что в Корсуни». И так едва принудили ее дать согласие.
Анна села в корабль, попрощавшись с ближними своими, и с плачем отправилась через море. Вместе с ней плыли сановники и пресвитеры. Когда царевна прибыла в Крым, корсунцы вышли ей навстречу с поклоном, ввели ее в город и посадили в палатке. Царевна спросила: «Крестился ли Владимир?» Ей отвечали, что пока нет, ибо князь разболелся глазами и ничего не видит. Тогда Анна послала к своему жениху сказать: «Если хочешь избавиться от болезни, то крестись поскорей, а если не крестишься, то не избавишься от недуга своего». «Если вправду исполнится это, — сказал Владимир, — то поистине велик Бог христианский». И повелел крестить себя. Епископ корсунский с царицыными попами, огласив, крестил Владимира. И когда епископ возложил на него руку, Владимир тотчас прозрел и, ощутив свое внезапное исцеление, прославил Бога. Многие из дружинников, увидев это чудо, тоже крестились.
И случилось это в церкви святого Василия, что стояла посреди Корсуни.
Комментаторами этого летописного известия было сделано много попыток примирить разноречивость наших источников о месте крещения Владимира. Предполагали, что в Корсуни произошло перекрещивание или повторное крещение, предполагали также, что в Киеве было только оглашение, а само крещение случилось в Корсуни и т. д. Все эти версии можно принять с теми или иными оговорками, но несомненно одно: если Владимир и был крещен в Киеве, то крещен тайно, так что масса его язычников-дружинников об этом не подозревала, в Корсуни же он публично и официально приобщился к новой религии. В связи с этим нельзя не увидеть во внезапной болезни князя и в столь же внезапном его исцелении некоего театрального действа, цель которого заключалась в том, чтобы поразить воображение простых воинов и оправдать отступничество. Если это так, то задумка достигла цели — большая часть дружины крестилась, и отныне Владимир мог рассчитывать на ее деятельную помощь.
После крещения Владимир взял царевну, корсунских священников, а также местные святыни — мощи святого Климента, церковные сосуды и иконы, и со всем этим отправился в Киев. Возвратившись в столицу, Владимир повелел опрокинуть языческих идолов — одних порубить, а других сжечь. Перуна же приказал привязать к хвосту коня и волочить его с горы к Ручью. Затем Владимир послал по всему городу со словами: «Если не придет кто завтра на реку — будь то богатый или бедный, или нищий, или раб — будет мне враг!»
Услышав это, люди пришли к Днепру без числа и все вместе приняли крещение. Одни, по словам летописца, стояли в воде до шеи, другие — по грудь, некоторые держали младенцев. Священники же стояли на берегу. Когда крещены были все и разошлись по домам, приказал Владимир рубить церкви, определять в них попов и приводить людей на крещение. Также повелел Владимир собрать у лучших людей детей и отдать их в книжное обучение. Матери, провожая своих чад, плакали по ним как по мертвым, ибо не утвердилась еще новая вера. Произошло все это, вероятно, летом 990 г.
Давая оценку этому событию, митрополит Иларион писал позже; «Тогда начал мрак язычества от нас отходить, и заря Православия началась». Но это была именно только заря — до полного торжества христианства на Руси было еще очень далеко. При Владимире крещены были Киев, Новгород и некоторые другие крупные центры, но язычество не было искоренено, оно только отступило перед новой религией. Еще в 70-х гг. XI века, как нам хорошо известно из летописей, язычество было очень сильно в Новгороде и волхвам ничего не стоило увлечь за собой все население города. Ростовская земля, кажется, вообще не была крещена ни первым тамошним князем Ярославом Мудрым, ни его братом Борисом. Только в 60-70-е гг. XI века епископ Леонтий попытался крестить местных жителей, но в конце концов принял мученическую смерть во время одного из восстаний. Из Жития другого подвижника — преподобного Авраамия, жившего в начале XII века, мы узнаем, что при нем в Ростове совершенно открыто стоял каменный идол Велеса, которому поклонялись местные язычники. Не лучше обстояло дело с христианской проповедью в Муроме. Отправившийся сюда княжить младший сын Владимира Глеб не смог побороть упорного язычества местных жителей и вынужден был даже поселиться вне града. Только в XII веке при князе Константине христианство наконец получило в Муроме прочное основание. Вплоть до XII века упорно противились крещению вятичи. Настоящим заповедником язычества до самого татарского нашествия оставался район Приднестровья. На реке Збруч, левом притоке Днестра, археологи открыли многочисленные языческие святилища, которые совершенно открыто существовали здесь в продолжение всего киевского периода русской истории. Тут беспрепятственно совершались языческие обряды, приносились жертвы (в том числе и человеческие), проживали жрецы-волхвы и поддерживался негасимый священный огонь. Многочисленные языческие капища XI–XII веков открыты на Волыни, Смоленщине, Псковщине. Археологические данные подтверждаются и многочисленными литературными свидетельствами. До нас дошло большое количество древнерусских поучений против язычества, из которых видно, что в XI–XIII веках среди населения сохранялись многочисленные языческие обычаи. Еще долго после крещения Руси здесь по-язычески хоронили умерших и по-язычески заключали браки (в 80-е гг. XI века киевский митрополит Иоанн сетовал на то, что в церквах венчаются одни лишь князья да бояре, «простые же люди жен своих, словно наложниц, поймают, с плясанием, и гуденьем, и плесканьем»).