Весною 1651 року Хмельницький вирушив із козацьким військом до Збаража, і тут довго очікував кримського хана, який прибув сюди за велінням турецького султана. 19 червня козаки зіткнулися з поляками, які розташувалися на широкому полі під Берестечком. Наступного дня розпочалась битва, під час якої кримський хан залишив Хмельницького і відступив разом зі своєю ордою. Гетьман кинувся йому навздогін, сподіваючись зупинити його, але й сам потрапив до татарського полону. Козацькі війська під орудою Филона Джеджалія хоробро оборонялись, але змушені були відступити до річки Пляшевої, на болотисту місцевість. Тут вони й зазнали страшної поразки і підупав їхній дух.
Тим часом татари понад місяць тримали Хмельницького в себе. Визволившись, гетьман прибув під, Паволоч. Своєю несхитною мужністю на козацькій раді Масловому Броді Канівського повіту він заспокоїв народ, вдихнув у нього нове завзяття та віру.
Польське військо прийшло на Україну; ковацькі полки були безсилі його зламати. Водночас iз півночі на Україну наступав із великими загонами литовський гетьман Радзивілл, який захопив Чернігів та Київ. Незабаром польсько-литовські війська зійшлися під Вілою Церквою. 17 вересня 1651 року й була підписана угода, за якою козакам виділяли тільки одне Київське воєводство, а кількість козацького війська скорочували до 20000 і селяни мусили виконувати свої повинності, євреям же дозволяли жити скрізь на Україні. Народ був невдоволений умовами Білоцерківської угоди, нарікав не Хмельницького, закидаючи йому, іцо він піклується тільки про власні вигоди й козацьку старшину, і простий люд знову віддає панам під батоги, на паколи та шибениці. У безвихідному становищі селяни масово почали оселятися на Слобожанщині, біля Путивля й Рильська. Острозький полк весь перебрався на береги Тихої Сосни й заснував тут місто Острогозьк. Це був перший слобідський український козацький полк у межах Московської держави.
Сам гетьман не зовсім добре почувався в Чигирині і змушений був стратити кількох полковників, які підбурювали проти нього народ. Весною 1652 року старший син Хмельницького Тиміш разом із козацьким загоном вирушив до Молдавії, маючи намір одружитися з донькою молдавського господаря, з якою вже був заручений. Але польський гетьман Калиновський заступив Тимошеві дорогу. В урочищі Батіг сталася кривава битва, в якій польське військо зазнало поразки, а сам Калиновський загинув. Польський уряд готував нову війну, але йому бракувало коштів. Гетьман розумів, що кровопролитні сутички з Польщею можуть тривати безмежно.
Шестирічна війна коштувала українському народові величезних жертв, не вщухали безконечні тривоги, сили і народу виснажувалися. Стало очевидним, що власноруч Україна не переможе шляхту, не доведе до звитяжного кінця розпочату битву, їй конче потрібні союзники. Is цією метою Хмельницький вже раніше вів переговори з Туреччиною, Семиградським князівством і навіть зі Швецією, переконуючи ці держави виступити разом з ним [проти Польщі. Кримський хан вважався ненадійним союзником, як це й довела битва під Берестечком.
Весною 1653 року польський загін під орудою Чарнецького вдерся на Поділля, спустошивши багато містечок і сіл по річці Бугу, по-варварському знищивши кілька тисяч народу. Восени проти гетьмана виступив сам король і великим табором розташувався під Жванцем, на березі Дністра. Сюди ж прибули й козаки зі своїми союзниками татарами, які перетнули полякам шлях до відступу. Настали холоди, не вистачало харчів, і польське військо опинилося в скрутному становищі. Але їх врятували татари, яким король зобов'язався сплатити 100000 червінців воднораз і по 90000 злотих щорічно. Крім того, король дозволив татарам протягом 40 днів ловити на українських землях бранців, внаслідок чого тисячі безневинних людей потрапили до татарської неволі.
Тепер надії Хмельницького були спрямовані на Москву. В цей час він писав цареві, що польське військо рушило на Україну для наруги над святими церквами й вірою і що турецький султан запрошує козаків у своє підданство. Першого жовтня 1653 року Земський собор задовольнив прохання гетьмана, а 8 січня Переяславська рада, на якій були оголошені договірні статті, ухвалила приєднати Україну до Росії. Суть статей договору така:
Україна зберігає всі свої колишні порядки і своє самоврядування під владою виборних старшин і гетьмана, яких обирають вільними голосами. Гетьман має право приймати послів і налагоджувати відносини з чужоземними державами; всі українські стани зберігають за собою свої давні права й вольності: кількість козацького війська збільшується до 60 тисяч. Крім того, можна набирати ще й добровільні полки; гетьманський уряд зобов'язується видавати велику платню цареві; збір якої доручали місцевим урядовцям, без втручання російських збирачів. Зі свого боку, цар обіцяв захищати Україну своїми військами від зазіхань Польщі.
Народ присягав повсюди, але вищі українські стани з деяким недовір'ям і тривогою за недоторканість своїх прав і старих звичаїв зустрічали перехід у московське Підданство. Київський митрополит і духівництво відмовилися присягати й не допускали підлеглих до неї своїх слуг і взагалі людей, що проживали в їхніх маєтках. Ко-вацька старшина й православні шляхтичі, які пристали до неї під час повстання, неохоче йшли під «московськую Йротекцію», бо з їхніх голів не вивітрився план незалежної Української держави.
Весною 1654 року цар Олексій Михайлович оголосив Польщі війну, і сам з військом вирушив на Литву й хутко оволодів Могилевом, Полоцьком, Вітебськом і Смоленськом. Тоді ж російські полки захопили Мінськ, Койель і Вільно. Цар урочисто заїхав у столицю Ягеллонів і прийняв титул великого князя Литовського. У цей же Час шведський король Карл Х почав військові дії супроти поляків і захопив Познань, Варшаву, й, нарешті, Краків. А гетьман із півдня вступив до Галичини й Волині, розгромивши польське військо під Городком, і взяв в облогу Львів. Польща опинилася на краю загибелі, і король Ян Казимир втік до Сілезії. Звідси він двічі просив Хмельницького не допустити знищення Речі Посполитої. Старий гетьман відповів: «Хай поляки відмовляться навіки від усього, що належало давнім князівствам землі Руської, хай відступлять козакам усю Русь до Володимира, Львів, Ярослав, Перемишль і формально проголосять її вільною, подібно до того як іспанський король ви-внав вільними голландців. Тоді ми житимемо з Польщею як друзі і сусіди, а не як піддані й раби, і тоді ж підпишемо мир на вічних скрижалях. Але цьому не бувати, доки в Польщі існують пани; не буде же і миру між руськими й поляками».
Одначе королеві вдалося схилити до миру московський уряд, обіцяючи цареві польський престол після смерті кволого й бездітного Яна Казимира. 1656 року у Вільно був підписаний мирний договір між Олексієм Михайловичем і Польщею. Хмельницький намагався відкрити очі московському урядові на цю угоду й не вірити підступам польської шляхти, але це було надаремно.
Стоячи однією ногою в могилі, старий Хмельницький Із сумом бачив, що десятилітня його праця й зусилля Не довели розпочату справу до бажаного кінця й майбутні рідної землі вимальовувалося перед його зором у сумному вигляді. Він не втерпів і скористався одним випадком зробити ще останню спробу здійснити своє заповітне ба-жання: на початку 1657 року гетьман уклав таємний договір з шведським королем Карлом Х і семиградським князем Юрієм Ракочієм про переділ Польщі. Згідно 9 угодою та успіхом союзників Україну визнавали назавжди незалежною від Польщі державою. Тоді гетьман гіо-слав на допомогу союзникам 12 тисяч козаків. Одначе поляки повідомили про дії Хмельницького московський уряд, і цар пь^едав через своїх бояр суворе попередження гетьманові за союз із царськими противниками. Ал? вони настирливо добивались зустрічі з гетьманом, дорікали йому, вимагали, щоб відряджений загін повернувся назад. Ця обставина зашкодила союзникам Хмельницького і змусила їх зректися своїх планів.
Місяців зо два перед смертю Богдан скликав у Чигирині козацьку раду, на якій мали вибрати нового гетьмана. Тут Хмельницький звернувся до козаків Із прощальним словом, подякував їм за вірність і послух, мовивши «Бог знає, братове, чиє це нещастя, що не дав м*-ні Господь закінчити цю війну так, як хотілося: по-перше, ствердити навіки незалежність і вільність нашу; по-друге, звільнити від ярма Польського також Волинь, Покуття, Поділ і Полісся, одне слово — усі землі, якими володіли великі українські князі, і схилити їх під високу руку всеросійського монарха. Бог задумав інакше. Не встиг я завершити свою справу, і вмираю з великим смутком, не знаючи, що буде після мене. Прошу вас, братове мої, доки я живий, виберіть собі вільними голосами нового гетьмана. Якщо я знатиму якось вашу майбутню долю, то спокійно ляжу в могилу».
Козаки, бажаючи зробити приємне своєму улюбленому вождеві, вибрали на свій найвищий уряд його неповнолітнього сина Юрія. Старого гетьмана охопили батьківські почуття і, розуміючи нездалість Юрія, він затвердив цей вибір, який пізніше завдав великих страждань Україні.
Помер Хмельницький 6 серпня 1657 року. Поховали його в Суботові у кам'яній церкві, яку він спорудив і яка збереглася до наших днів. Але 1664 року польський воєвода Стефан Чарнецький, спустошуючи Чигиринське староство, спалив Суботів і звелів викинути з домовини для ганьби, кістки славетнього гетьмана.