Царское правительство решило направить агента в Молдавию, оттуда было удобно вести разведку как в Турции, так и в Польше. Лучшей кандидатурой сочли Ордина-Нащокина. Он появился при дворе господаря Василия Лупулла под видом частного лица, поступил к нему на службу. Сумел расположить к себе Лупулла и молдавских бояр, стал другом господаря. Через него забросил в Стамбул подлинную информацию об убийстве татарских послов. В короткое время Ордин-Нащокин создал разведывательную сеть в Речи Посполитой и Османской империи. «Цифирными письмами» (шифровками) доносил в Москву, что у султана Ибрагима Безумного и великого визиря положение шаткое, население недовольно ими, бунтует, янычары волнуются. А Польша воевать не готова. Она всего лишь берет русских «на пушку» и хочет натравить на них Турцию, чтобы самой остаться в стороне.
Сведения оказались бесценными. На переговорах с обеими державами Россия заняла твердую позицию, не позволила себя запугивать. Паны пошли на попятную, отказались от своих претензий. Великий визирь Мухаммед-паша узнал, что Польша обманывает, и заключил с царем договор о «мире и дружбе». Афанасия Лаврентьевича после выполнения задания отозвали. Отправили в родной Псков и поручили наладить разведку в Литве, Прибалтике, скандинавских странах. В 1649 г. случай помог ему зарекомендовать себя лично перед царем. В Пскове вспыхнул мятеж, Ордин-Нащокин первым прискакал оттуда в столицу с тревожной вестью. Его представили Алексею Михайловичу, и он докладывал про «бунтованье, отчего и какими обычаи то дурно учинилось».
В 1654 г. началась война с Польшей, и Афанасию Лаврентьевичу доверили командный пост. Правда, выделили всего 700 ратников, он должен был действовать на фланге, в польской части Лифляндии (Латвии), отвлекать неприятелей. Он напомнил о себе царю, доказывал – если ему дадут больше войск, он сумеет взять Лифляндию под русский контроль. Войск ему не дали, задачу оставили чисто вспомогательную. Но в следующем году, когда поляков разбили и измочалили, в войну вступила Швеция. Король Карл X Густав изображал из себя друга, чуть ли не союзника царя. Однако свежие шведские полки принялись теснить русских, захватывать литовские города, которые уже принесли присягу Алексею Михайловичу, ворвались в Белоруссию, разоряли православные храмы и монастыри. Были созваны конференции с польскими и литовскими панами, с ними заключили соглашения, что Речь Посполитая переходит под власть Швеции, а за это Карл выгонит русских.
Ордин-Нащокин был назначен воеводой на Двину. Вел переговоры со шведами, высылал отряды, не позволяя им занимать приграничные крепости. А в 1656 г. царь объявил Карлу Х войну, сам возглавил поход на Ригу. Афанасия Лаврентьевича командировали к герцогу Курляндии Якубу. Поручили договориться о дружбе или хотя бы о нейтралитете, упросить герцога выступить посредником между русскими и жителями Риги, склонить ее к сдаче. Посланник успешно справился с задачей, Якуб согласился. Хотя городские власти и шведский гарнизон не поддались на уговоры герцога.
При осаде Риги Ордина-Нащокина назначили командовать отдельным отрядом, но на воинском поприще он проявил себя не блестяще. Не сумел взять крепость Динамюнде, прикрывавшую вход в Двину, по реке к городу проходили корабли с подкреплениями и припасами. Овладеть Ригой царю не удалось. Но при отходе Афанасий Лаврентьевич возглавил конные арьергарды, отогнал шведов, пытавшихся преследовать. Невзирая на рижскую неудачу, русские заняли и удержали восточную часть Эстляндии и Лифляндии. В городах разместились наши гарнизоны, назначалась царская администрация. Учитывая знание Прибалтики и дипломатические таланты, Алексей Михайлович поставил наместником этого края Ордина-Нащокина, пожаловал ему высокий чин думного дворянина.
Что ж, на новом посту ему пришлось быть и военным, и дипломатом. Шведы несколько раз повторяли попытки контрнаступлений. Но государевы воеводы неизменно били их и отбрасывали. Завязались переговоры. В 1657 г. удалось заключить очень выгодное Валиесарское перемирие на три года. Под властью России оставались занятые ею области. Русским гарантировали беспрепятственный выход на Балтику, между двумя странами устанавливалась «вольная и беспомешная торговля», в Стокгольме нашим купцам предоставлялось право строить свои подворья и храмы.
Но… случилось непредвиденное. В своих поездках за рубеж, разведывательных и дипломатических миссиях Ордин-Нащокин полюбил западный образ жизни. Переговоры ему доводилось вести не только со шведами, но и с польскими панами. Он искал таких, кто симпатизирует России, подбирал информаторов. Однако и иезуиты давно подметили его. Причем шведов Афанасий Лаврентьевич ненавидел с юных лет. Сам торговал, а Швеция всячески мешала русской торговле. Но поляки были ее врагами. А паны умели преподнести себя. Он попал под обаяние польских обычаев, «шляхетских свобод». Считал, что наводит связи, выгодные для России, а на самом деле опутывали его самого. Шведы обнаружили это, предупредили царя, что Ордин-Нащокин – польский шпион.