Несмотря на очень тяжелое поражение, понесенное под Конотопом, положение на Украине оставалось не безнадежным. Потоцкий доносил королю: «Не соизвольте королевская милость ожидать для себя ничего доброго от здешнего края. Все жители западной стороны Днепра скоро будут московскими, ибо перетянет их восточная сторона. Благоразумнейшие из старших молят Бога, чтобы кто-нибудь взял их под свою руку или вы, или царь и не допускали чернь до такого своеволии». Положение Выговского было отчаянным. Переяславский полковник Цецура стал сторонником Москвы, перебил всех, кто был за Выговского, и вошел в контакт с князем Трубецким. Его примеру последовали нежинский, черниговский, киевский и лубенские полки, которые били челом и присягнули московскому царю.

Юрий Хмельницкий тоже принял московскую сторону и к нему на западной стороне присоединилось 10 000 казаков. Он писал Шереметьеву, что войско служит великому государю. Решено было созвать Раду. Рада постановила отнять знамя у Выговского и передать его Хмельницкому. Войско под начальством Трубецкого перешло из Путивля в Переяславль и встречалось везде с торжеством. Полковник Цецура с полком вышел встречать московские части за пять верст. Все полковники и посольства снова торжественно принесли присягу московскому царю.

17 октября в Переяславле была созвана Рада. Обеими сторонами Днепра гетманом был избран Юрий Хмельницкий. Старые и новые статьи определяли обязанность гетмана и казаков, в которых указывалось, что гетман с войсками должен быть готовым на царскую службу. Без государева указу на войну не ходить, царским воеводам быть в Переяславле, Чернигове, Бреславле, Ужни для обороны от неприятеля. Реестровые казаки освобождались от постоев войск, от нарядов подвод. Знамена, пушки и большую верховую пушку, взятые под Конотопом, приказано было отослать в Киев. Беглых крестьян выдать и впредь не принимать. Рада поставила «быть так, как написано». В 1659 году гетман и старшины принесли присягу. Присоединение днепровских казаков к Москве вызвало тревогу в Польше и Крыму и между ними начались переговоры для совместных действий против Москвы. Среди казаков — противников присоединения к Москве также выражалось неудовольствие. В Москву было снаряжено посольство, возглавлявшееся Одинцом и Дорошенко, бить челом, чтобы: 1) московских войск нигде, кроме Переяславля и Киева, не было, 2) чтобы суд над местным населением зависел от местных властей, 3) чтобы киевский митрополит подчинился не московскому, а византийскому патриарху. Последнее требование противоречило постановлению Рады, утвердившей, что киевский митрополит должен подчиняться московскому.

Начиналась новая война с Польшей, на стороне которой были крымцы. У Шереметьева было 60 000 войска, в том числе 11 полков казаков, во главе с полковником Цецура. Запорожцами было выслано два полка, а кошевой в Запорожье остался с 10 тысячами, из которых кошевому Серко с 5 000 было приказано промышлять против Крыма. Хмельницкий просил Москву прислать для поддержки еще войск, так как на стороне Польши будут татары. Из Москвы ответили, что на помощь казакам посылаются из Белгорода Скуратов и князь Щербатов. Донским казакам приказано промышлять против Крыма с Дона. Шереметьев встретил 30 000 поляков и с ними 60 000 татар. Он отступил к Чудову, где был осажден польскими и татарскими войсками. С Хмельницким поляки начали переговоры и он присягнул польскому королю. Шереметьев принужден был к сдаче. Цецура отделился от него раньше. Поляки передали Шереметьева татарам и он был отправлен в Крым. Чудовское поражение было еще более тяжелым, нежели конотопское. Более молодые и способные воеводы погибли и большая часть армии была уничтожена. Днепровские казаки перешли на службу польского короля, который сразу взял их в «ежовые рукавицы», давая понять, что с вольницей покончено. Не менее тяжелыми последствиями поражение это сопровождалось и для слободского населения. Правобережная часть ее подверглась страшной разрухе поляками и их союзниками татарами. Оставшееся население превращено было в холопей польских помещиков.

Наступательные действия Польши остановились из-за отсутствия денег. Армия, не получая жалованья стала разбегаться. Московские войска оставались в Киеве, Севске и Путивле, население Украины было предоставлено само себе. В левобережной части, в Переяславле, дядя Хмельницкого, казаки, горожане, духовенство клялись, что будут умирать за великого государя, за церковь и веру православную, а городов своих врагу не отдадут. Запорожцы с кошевым Брюховецким тоже были за царя. Прочно за царя держался и нежинский полковник Золотаренко. Серко с частью запорожцев держался в стороне. Но между этими тремя группами началась вражда из-за гетмана. На Раде в Переяславле был избран гетманом Золотаренко, но его не признало Запорожье. Противником Золотаренко был Брюховецкий.

Со всех сторон в Москву шли просьбы о сборе Рады, и прислать воевод с войсками. Но помощь Москвы задерживалась из-за отсутствия войск. Хмельницкий с казаками и поляками, а также с татарами, стал угрожать левобережью, которое защищали 10 000 казаков Золотаренко. Московские владения снова стали подвергаться нападению и в январе 1662 года появились у Севска и Карачева, захватили много пленных, но были разбиты Бутурлиным и их вождь хан Ширинский был взят в плеи. Другая часть татар с ханом подходила к Путивлю, но была отбита. Весной 1662 года была собрана Рада и гетманом был избран Самко. Против него были епископ Мефодий, Золотаренко и Брюховецкий; внутренние распри на Украине не прекратились. Хмельницкий при помощи поляков и татар перешел Днепр и осадил Переяславль, но в конце 1662 года отрекся от гетманства и постригся в монахи, а место его занял Тетеря. В 1663 году в левобережной Украине была собрана Рада и гетманом был избран Брюховецкий, Самко и Золотаренко казаки приговорили к смерти и они были казнены. Замирения, однако, на Украине не произошло. Польский король Казимир решил занять левобережную Украину и войска его стали переправляться на левый берег Днепра. Против него выступил Брюховецкий и просил царя прислать войска. Серко был посажен с казаками и калмыками в Чигирин. Тринадцать городов открыли ворота королю. Но в некоторых он встретил сопротивление и, потерпев поражение, отошел в Польшу. Неудача короля не принесла казачьему краю ни мира, ни покоя. Казаки и калмыки под начальством Серко напали на Крым и в 1664 году перешли Буг и Днестр, к ним перешло несколько казачьих полков, состоявших на службе польского короля. Выговский стал вести разговоры о переходе казаков под власть московского царя, но был схвачен польским полковником, и как изменник, приговорен к смертной казни. Брюховецкий отправился в Москву, выпросил титул боярина, женился на княжне Долгорукой и его свита была пожалована в дворяне.

На правом побережье Днепра стал выдвигаться Дорошенко и претендовать на власть гетмана обоих берегов. Видя, что ни поляки, ни русские не в состоянии окончательно покорить Украину, он решил поддаться туркам. Тогда в 1667 году между Москвой и Польшей был заключен Андрусовокий мир, по которому Украина была разделена Днепром, восточная ее часть вошла во владения Москвы, а западная — Польши, Киев оставался на три года за Москвой.

После разгрома московских войск поляками и татарами под Конотопом и Чудовом Турции решила изгнать казаков с Дона. В 1660 году из Турции к Азову пришло 33 корабля с ратными людьми около 10 000 человек, а из Крыма хан привел до 40 000. В Азове по обе стороны поставили каменные башни и соединили их цепями, — заперев таким образом выход к морю, а крымцы подошли к Черкасоку. Донские казаки были в составе московских войск в войнах против Польши и па Дону обставалось 3 000 казаков боевого состава и 7 000 московских войск. Крымцы были отбиты от Черкасока, и казаки, с согласия воевод, пошли на Азов. Поход кончился ничем, и казаки возвратились.

В это время в Московии начался Великий Раскол— патриарх Никон велел исправлять церковные книги и обряды, много меняя в них. В народе поднялось страшное брожение. Правительство применяло к приверженцам старых обрядов самые жестокие меры, и они «потекли», спасая свою веру, в разные части страны, в том числе на Дон. Не принятые казаками в свою среду, они стали селиться на окраинах казачьего края большими поселениями. С 1650 года между речками Иловлей и Качалиной образовался город Рига, из которого голытьба начала делать набеги на Волгу и грабить торговые суда. Царь писал на Дон, чтобы казаки перехватали этих воров и учинили по войсковому праву смертную казнь. Войско царский приказ выполнило, городок был разрушен, скопище разогнали, и, как писали казаки, многих казнили смертною казнью, чтобы другим было неповадно приходить на Дон с таким воровством.