Однако поход окончился неудачей – в результате четырёхдневного штурма сильно укреплённый город не был взят войсками Мстислава Андреевича. В итоге после значительных потерь ему пришлось снять осаду с Новгорода и отступить. В позднем новгородском предании («Слове о Знамении Пресвятой Богородицы», созданном не раньше 1430 гг., и в других памятниках так называемого Знаменского цикла, написанных при архиепископе Евфимии II Вяжицком), появились утверждения о том, что под Новгородом войска Мстислава Андреевича потерпели крупное поражение. При этом вместо него сыном правителя Северо-Восточной Руси ошибочно назван князь Роман. Однако этот рассказ, скорее, отражает, по мнению исследователей, не историческую действительность, а политику новгородских правителей, которые в середине XV в. усилили пропаганду собственной независимости от сильной княжеской власти. В 1170 г. в результате торговой и продовольственной блокады Новгородской земли великий князь Андрей Юрьевич Боголюбский вернул себе контроль над Новгородом, минимизировав таким образом военную неудачу Мстислава Андреевича. Новгородцы в октябре 1170 г. были вынуждены принять на княжеский стол Рюрика Ростиславича (брата скончавшегося в феврале того года Святослава Ростиславича). Зимой 1172/1173 гг. по приказу отца Мстислав Андреевич возглавил поход из Городца Радилова войск Северо-Восточной Руси против Волжской Булгарии. В месте впадения в Волгу Оки во главе «передней дружины» он соединился с отрядами союзных войск рязанских и муромских князей, однако ростово-суздальские войска оказались не в полном составе (не прибыл на место сбора со своим отрядом тысяцкий Борис Жидиславич). Князю пришлось действовать на территории Волжской Булгарии малыми силами. Ему удалось захватить всего один город и шесть сёл. Противник, узнав о численности войск Мстислава Андреевича, направил против него шеститысячную рать. Вместе с войсками и со взятыми в плен князю пришлось быстро отступать от превосходящих войск противника. Избежав разгрома, но не достигнув поставленных задач, Мстислав Андреевич сумел вывести свои войска к рубежам Северо-Восточной Руси. Это событие было воспринято современниками похода как помощь от Владимирской иконы Божьей Матери, которая находилась в Успенском соборе (по летописным данным, князь, по-видимому, пользовался советами ростовского тысяцкого, боярина и воеводы Бориса Жидиславича, упоминавшегося в «Сказании о чудесах Владимирской иконы Божией Матери» 1163–1164 гг.). 28 марта 1173 г. Мстислав Андреевич скончался и был похоронен во владимирском Успенском соборе. Источники не сохранили сведений о браке Мстислава Андреевича, о его жене ничего не известно. В родословцах XVI–XVIII вв. князь нередко фигурирует как бездетный, однако есть летописные известия о рождении у Мстислава Андреевича летом 1171 г. сына Василия («Полное собрание русских летописей», том 1), о судьбе которого сведения в источниках отсутствуют.