Восстание возобновилось весной 1650 г., и решающее сражение произошло в июне 1651 г. под Берестечком. Подкупленный поляками союзник украинцев крымский хан Ислам-Гирей увел свою конницу, что в значительной мере предопределило поражение восставших и наступление войск Речи Посполитой на Украину, которое удалось остановить только в сентябре 1651 г. под Белой Церковью, где и был заключен мир. Причиной неудач восставших на этом этапе было не только предательство крымского хана, но и отход от движения мелкой и средней украинской шляхты, убоявшейся роста крестьянского движения.
Условия мира были тяжелыми. Реестр казаков сокращался до 20 тысяч, в казачьем самоуправлении было оставлено только Киевское воеводство, гетман лишался права самостоятельных внешних сношений. Польским панам возвращалась вся полнота власти над зависимым населением. Ответом на это стали новые выступления в Приднепровье. В 1652 г. под Батогом восставшие одержали победу над поляками. Однако Речь Посполитая, собрав войско в 50 тыс., повела наступление на Украину, положение которой становилось все более опасным. В апреле 1653 г. Хмельницкий вновь обратился к России с просьбой принять Украину «под руку Москвы».
10 мая 1653 г. Земский собор в Москве решил принять Украину в состав России. К Б. Хмельницкому отправилось русское посольство боярина Бутурлина. 8 января 1654 г. большая Рада Украины в Переяславе приняла решение о воссоединении Украины с Россией. Украина сохраняла при этом широкую автономию. Она имела выборного гетмана, органы местного управления, сословные права дворянства и казацкой старшины, право внешних сношений со всеми странами, кроме Польши и Турции. Устанавливался казачий реестр в 60 тыс.
Речь Посполитая не согласилась с воссоединением Украины с Россией. Началась война, которая продолжалась вплоть до 1667 г. Преимущество в этой войне было на стороне России. В 1654 г. русские войска овладели Смоленском и 33 городами Восточной Белоруссии. К лету 1655 г. была занята практически вся Украина и Белоруссия.
В 1655 г. король Швеции Карл X двинул свои войска в пределы Речи Посполитой и захватил ее северные земли. Шведские войска заняли Варшаву. Такое положение дел не устраивало Россию, которая не хотела утверждения Швеции на своих западных границах, поскольку это осложняло бы для нее, из-за усиления Швеции, решение вопроса об объединении русских земель и борьбу за выход в Балтийское море.
17 мая 1656 г. Россия объявила войну Швеции и двинула свои войска на Ригу. В октябре того же года Москва и Варшава заключили между собой перемирие. Русские войска заняли Дерпт, Нейгаузен, Мариенбург, но потерпели неудачу при осаде Риги.
В 1658 г. Речь Посполитая возобновила войну с Россией. После смерти Хмельницкого власть захватил один из близких к нему людей Иван Выговский. В 1658 г. в Гадяче он подписал договор с поляками, по которому закреплялась автономия Запорожского войска. В сражении под Конотопом русские войска потерпели тяжелое поражение от войск Выговского. Однако большая часть казачества Левобережной Украины и Правобережная Украина не поддержали Выговского. Гетманом Украины стал сын Богдана Хмельницкого – Юрий. Война с Речью Посполитой приняла затяжной характер, но решающих успехов не удавалось добиться ни одной из сторон.
Дабы не дать Швеции и Польше возможность объединить свои силы в борьбе против России, русский посол А. Л. Ордин-Нащокин подписал в Валиесары перемирие со Швецией на три года. В 1661 г. Россия, будучи не в силах вести войну с Польшей и Швецией одновременно, начала переговоры с поляками о мире и подписала в Кардисе (между Дерптом и Ревелем) мир, фактически продиктованный Швецией. Русские земли в устье Невы, а также завоеванные Россией ливонские земли перешли к шведам.
В 1667 г. между Россией и Речью Посполитой было подписано Андрусовское перемирие, на основе которого должен был быть подготовлен мирный договор. Россия получила Смоленск, Дорогобуж, Белую, Невель, Красный Велиж, Северскую землю с Черниговом и Стародубом. Польша признала воссоединение Левобережной Украины с Россией. Правобережная Украина и Белоруссия оставались под властью Речи Посполитой. Запорожская Сечь оставалась в совместном управлении России и Польши. Эти условия были окончательно закреплены в 1686 г. в «Вечном мире» с Речью Посполитой.