Противоречия между Россией и Речью Посполитой постоянно обострялись, особенно в связи с началом Освободительной войны украинского народа 1648–1654 годов. Однако рост классовой борьбы в самом Русском государстве в это время, тяжелое финансовое положение и военная неподготовленность отсрочили активное вмешательство России в кампанию на стороне украинского народа. 1 октября 1653 года Земский собор решил принять в российское подданство Войско Запорожское «з городами их и з землями» после неоднократных просьб гетмана Богдана Хмельницкого. Это означало официальное объявление войны Польше (Тринадцатилетняя война).

На первом этапе войны были достигнуты важные стратегические успехи.

23 сентября 1654 года русские войска овладели Смоленском. Были заняты Рославль, Мстиславль, Шклов и другие пункты. Украинский отряд И.Н. Золотаренко взял Гомель, Новый Быхов, очистив междуречье Днепра и Березины.

Северное крыло русских войск 1 июля овладело Невелем, 17 июля – Полоцком, 17 ноября – Витебском.

Осенью 1654-го началось наступление против крепостей Лифляндского воеводства Речи Посполитой. Объединенные русско-украинские силы Б. Хмельницкого и А.В. Бутурлина заняли Острог, Межиречье, Ровно.

Зимой-весной 1654–1655 годов польско-литовские войска вторглись в освобожденные районы Белоруссии, освободили от осады Старый Быхов и заняли Копысь, Дубровну и Оршу. На Украине польские и союзные им татарские армии одержали победу над русскими и украинскими войсками у Жашкова. Однако безуспешная трехмесячная осада Могилева и поражение польских и татарских армий под Ахматовом (январь 1655) сорвали наступление войск Речи Посполитой.

Летом 1655-го Швеция начала войну против Польши. Шведские войска в июле заняли Познань и Калиш, в августе – Варшаву, затем Краков, в Прибалтике – Динабург. Эти события резко изменили внешнеполитическую ситуацию. Стремясь не допустить монопольного господства Швеции в бассейне Балтийского моря, русское правительство с конца 1655-го стало готовиться к войне со Швецией. Оно приостановило военные действия против Польши (с конца 1655-го) и с весны 1656-го начало переговоры с польским правительством. Но удалось заключить только соглашение о прекращении военных действий и продолжении переговоров через год.

В мае 1656-го Россия объявила войну Швеции. Несмотря на ряд серьезных успехов в Прибалтике, русское правительство прекратило военные действия и подписало Валиесарский договор 1658-го. На это пришлось пойти из-за выхода из войны Дании, срыва русско-польских мирных переговоров, ухудшения обстановки на Украине, связанного, в частности, со смертью Б. Хмельницкого. Избранный гетманом И. Выговский подписал с польским правительством Гадячский договор 1658 года, который предусматривал возвращение Украины под власть Польши.

В ходе операций зимой 1658–1659 и в 1659-м русские войска ликвидировали последствия измены шляхты в Белоруссии, что позволило сохранить за Россией подавляющую часть освобожденной ранее территории. После ряда битв русские войска нанесли Выговскому и крымским татарам решительное поражение. Выговский был свергнут, а гетманом избран сын Б. Хмельницкого.

В апреле 1659-го 80-тысячное русское войско осадило крепость Конотоп, которую оборонял четырехтысячный гарнизон под командованием атамана Г. Гуляницкого, сражавшегося на стороне Речи Посполитой. 6 июля на помощь осажденным пришло подкрепление в 30 тысяч украинских казаков, 3 тысячи поляков и 30 тысяч крымских татар. После нескольких боев противник загнал русское войско в ловушку. Отражая непрерывные атаки, русские 14 июля перешли на русскую землю.

В ходе осады Конотопа и последующего отступления русские потеряли 10 тысяч убитыми и 5 тысяч пленными, которые позднее были перебиты. Поляки потеряли 4,5 тысячи казаков, 9 тысяч татар и 1,5 тысячи поляков. Поражение русских войск под Конотопом вызвало большую тревогу в Москве: царь Алексей Михайлович повелел возвести вокруг города земляные укрепления. Но крымский хан, разорив южные русские земли, ушел в Крым.

Однако военная инициатива постепенно переходила в руки польско-литовского командования. Заключение между Польшей и Швецией Оливского мира (1660) и переброска освободившихся польско-литовских войск из Лифляндии и Пруссии еще более осложнили положение России. В 1660-м польско-литовским войскам удалось восстановить контроль над большей частью Белоруссии. Особенно тяжелое положение сложилось на Украине, где в результате измены капитулировала русская армия Шереметева.

К началу 1661-го Польша захватила всю Правобережную Украину (без Киева). Это заставило русское правительство пойти на подписание Кардисского мирного договора (1661) со Швецией, обеспечившего ее невмешательство в русско-польскую войну. В течение 1661 года польская армия овладела Могилевом, Себежем, Дисной и другими крепостями, а в ноябре 1661-го – Вильно. Ввиду резкого ухудшения внутреннего положения и Польши, и России они начали переговоры, оставшиеся безрезультатными.

В 1663–1664 годах в Белоруссии происходили бои местного значения.

Взаимное истощение воюющих сторон заставило оба правительства пойти в январе 1667 года на заключение Андрусовского перемирия сроком на 13,5 лет. К Русскому государству отходили Смоленская земля, Невель, Себеж, Велиж, Левобережная Украина с Киевом. Впервые в дипломатической практике предусматривалась реституция захваченного польского имущества.