К концу лета 1648 года была собрана новая польская армия численностью 35–40 тыс. человек, которая сосредоточивалась на Волыни у Чолганского Камня. Командование ею было поручено сразу трем военачальникам: князю Владиславу-Доминику Заславскому, Николаю Остророгу и Александру Конецпольскому. Первый их них был статен и изнежен, второй склонен к учености, третий — очень молод и неопытен. У армии был огромный обоз — 100 тысяч подвод, в составе которого находилось около 5 тысяч женщин легкого поведения. По воспоминаниям современника, эта армия будто бы собралась на свадьбу и увеселение, но не на войну. Армия Хмельницкого насчитывала около 70 тысяч человек, немного позже ещё подошла и татарская конница.
Армии встретились у села Пилявцы возле Староконстантинова. Битва произошла 11–13 сентября 1648 года. Казакам удалось загнать пехоту противника на узкую плотину и там уничтожить её, коннице также было нанесено поражение. После этого на польском военном совете было принято решение отступать. Первым с поля боя побежало командование, его примеру последовали остальные. Казаки и татары занялись захватом пленных и грабежом. Большая часть добычи и пленных, однако, досталась татарам. В связи с этим в армии Хмельницкого стало много недовольных. Участились случаи и размах грабежа местного мирного населения. Войско Хмельницкого захватило 90 пушек, огромные запасы пороха. После этого Хмельницкий занял Староконстантинов, затем Збараж.
После этого целью Хмельницкого стал Львов, куда в конце сентября собрались беглецы из-под Пылявы. Но для защиты Львова имелось всего 4400 человек, так как остальные 13 500 человек оставили город, предварительно прихватив с собой деньги, собранные горожанами для его защиты. Оборона практически беззащитного города легла на бургомистра Мартина Гросвайера.
6 октября татары и отдельные украинские подразделения атаковали окраины города, 8 октября подошли основные силы Хмельницкого. 9 октября начались бои за городские укрепления, а на следующий день полк Максима Кривоноса атаковал Высокий Замок, который удалось взять 15 октября. Но, как показывают действия гетмана, он не собирался занимать город, а только стремился заставить магистрат выплатить контрибуцию за снятие осады. Поэтому он согласился на сравнительно небольшую сумму в 220 тысяч злотых деньгами и товарами, которая была доставлена в казацкий лагерь 21 октября. И уже 26 октября его войско сняло осаду и направилось в сторону Замостья.
17 ноября 1648 года новым королем Речи Посполитой стал Ян Казимир. В это время войско Хмельницкого держало в осаде городок-крепость Замосць. Взятие этой крепости открыло бы дорогу на Варшаву. Но осенняя погода, дожди, начавшаяся эпидемия дизентерии, враждебное отношение польского населения к казакам, богатая добыча восставших поуменьшили их пыл. Начались переговоры казацкой старшины с новым королём. Казаки просили разрешить довести реестр до 12 тысяч человек, восстановить казацкое самоуправление, дать право свободного выхода в море, подчинение всех старост на казацкой территории гетманской власти.
Хмельницкий, не ожидая конца переговоров, 23–24 ноября повернул свои войска домой. Он потребовал от восставших крестьянских отрядов, действовавших на освобожденных казацких территориях, прекратить всякую борьбу против поляков и вернуться к мирной жизни. Казаки же по пути домой откровенно грабили мирное население.
2 января 1649 года Хмельницкий триумфально въехал через Золотые Ворота в Киев, который приветствовал его перезвонами церквей, пушечными выстрелами и тысячными толпами народа. Его встречали Иерусалимский патриарх Паисий и Киевский митрополит Сильвестр Коссов. После этого, во воспоминаниям современников, Хмельницкий начал быстро превращаться из сторонника «казацкой автономии» на землях Надднепровщины, в освободителя от польской неволи всего украинского народа. Его последующие победы при Жёлтых Водах и под Корсунем вызвали всеобщее восстание украинского населения Речи Посполитой против поляков.
В декабре 1648 года в Киеве проездом в Москву находился Иерусалимский патриарх Паисий, который уговаривал Хмельницкого создать отдельное православное Русское княжество, упразднив унию. Паисий согласился также передать письмо Хмельницкого царю с просьбой «о принятии войска Запорожского под высокую государеву руку».
В первых числах января 1649 года Хмельницкий выехал в Киев, где его встретили торжественно. Из Киева Хмельницкий отправился в Переяслав. Слава его разнеслась далеко за пределы Украины. К нему приходили послы от крымского хана, турецкого султана, молдавского господаря, семиградского князя.
Таким образом, идея воссоединения с Россией у Хмельницкого возникла не случайно. Ещё в июне 1648 года он направил письмо Российскому царю Алексею Михайловичу. Однако в то же время он написал и письмо к польскому королю Яну Казимиру, крымскому хану и турецкому султану с заверениями в верности, покорности и вассалитете.
Весной 1649 года польские войска стали стягиваться на Волынь. Хмельницкий разослал по Украине универсалы, призывая всех на защиту родины. Было сформировано 30 полков общей численностью около 120–150 тыс. человек. Затем казаки соеденились с татарами крымского хана Исляма III Гирея. Только после этого Хмельницкий с татарами подступил к Збаражу, где осадил польское войско, численность которого едва достигала 15 тысяч человек. Осада продолжалась больше месяца (в июле 1649 г.), и в польском лагере начался голод и повальные болезни.
На помощь осажденным выступил сам король Ян Казимир во главе двадцатитысячного отряда. Папа прислал королю освященное на престоле святого Петра в Риме знамя и меч для истребления схизматиков. Но Хмельницкий знал маршрут движения польского войска и устроил засады вблизи Зборова. 5 августа произошла битва, и на следующий день казаки ворвались в польский лагерь, где началась ужасная резня. Плен короля, казалось, был неизбежен, но Хмельницкий остановил битву, и король, таким образом, был спасен.
После этого поляки начали переговоры с татарами и вскоре склонили их на свою сторону. Речь Посполитая соглашалась с выпасом татарских табунов на нейтральной полосе между речками Ингул и Большая Высь. Кроме того, поляки обещали 200 тысяч талеров за отвод войск в Крым и дополнительно 200 тысяч талеров за снятие осады Збаража.
Предательство татар поставило Хмельницкого в тяжелое положение. Вечером 19 августа он был вынужден согласиться с условиями Зборовского мирного договора. 23 сентября осада Збаража была снята.
В конце лета 1650 года вернулся из татарского плена Николай Потоцкий, который призвал к войне с казаками до тех пор, пока «вся земля не покраснеет от казацкой крови». Боевые действия с обеих сторон начались в феврале 1651 года в Подолии. К тому времени положение Хмельницкого было довольно затруднительное, так как его популярность в народе значительно упала из-за его союза с татарами.
Весной 1651 года Хмельницкий двинулся к Збаражу и долго простоял там, поджидая крымского хана и тем давая полякам возможность собраться с силами. Только 8 июня хан соединился с казаками. У Хмельницкого было около 100 тысяч человек (40–50 тыс. казаков и остальная часть — ополчение). Татарская конница достигала 30–40 тысяч. Коронная армия имела 40 тысяч бойцов регулярной армии, 40 тысяч жолнеров и 40 тысяч шляхетского ополчения (рушения). Обе армии сосредоточились вблизи местечка Берестечко.
20 июня 1651 года началось Берестецкое сражение. Но дни боев совпали с мусульманским праздником Курбан-Байрам, поэтому большие потери у татар (погиб постоянный союзник и побратим Хмельницкого Тугай-бей) были восприняты татарами как кара Божья. В начале третьего дня боев под крымским ханом убили пушечным залпом коня, и орда после этого обратилась в бегство. Хмельницкий бросился за ханом, чтобы убедить его воротиться. Но хан не только не вернулся, но и задержал у себя Хмельницкого. Казаки же расценили это как позорное бегство гетмана с поля боя.
Командование остатками казачьего войска принял винницкий полковник Иван Богуну. Лагерь казаков в это время был расположен возле реки Пляшевой; с трех сторон он был укреплен окопами, а с четвёртой к нему примыкало непроходимое болото, через которое были сооружены мосты из подручного материала, по которым армия снабжалась водой и провиантом, также казаки водили на другую сторону выпасать коней и хоронили там погибших.
Десять дней выдерживали здесь осаду казаки и мужественно отбивались от поляков. Но поляки разведали о мостах через болото, и польская кавалерия князя Конецпольского переправилась через реку ниже по течению для того, чтобы отрезать казацкую армию. Тогда Богун взял с собой две тысячи казаков и в ночь на 29 июня переправился на другой берег реки, чтобы выбить противника. Но казаки восприняли это как бегство очередного вожака, и в лагере возникла паника. Толпа в беспорядке бросилась на плотины, которые не выдержали, и в трясине погибло много людей. Поляки, увидев панику среди казаков, бросились на казацкий табор и стали истреблять тех, кто не успел убежать и не потонул в болоте.
Хмельницкий, пробыв около месяца в плену у крымского хана, прибыл в местечко Паволочь. Сюда стали к нему сходиться полковники с остатками своих отрядов. Все были в унынии, народ относился к Хмельницкому с крайним недоверием и всю вину за берестечское поражение сваливал на него.
Но в рядах поляков также произошли серьезные перемены. В конце 1651 года умерли И. Вишневецкий и коронный гетман Н. Потоцкий вожди польского войска под Берестечком, М. Калиновский — третий предводитель польской армии — погиб через год. На Украину двинулся и литовский гетман Радзивилл, который разбил черниговского полковника Небабу, взял Любеч, Чернигов и подступил к Киеву. 6 августа Радзивилл вступил в Киев. После этого Хмельницкий решился вступить с поляками в мирные переговоры. 17 сентября 1651 года заключен был так называемый Белоцерковский договор, очень невыгодный для казаков. Народ упрекал Хмельницкого в том, что он заботится только о своих выгодах и о выгода