Умови воєнного характеру спочатку виконувалися. Об'єднані російські та українські сили весною 1654 р. виступили проти Польщі на білоруському театрі. Хоча і ця ситуація мала деякий нюанс — саме в аспекті послідовного виконання умов договору Богдан Хмельницький розраховував, що російські війська об'єднаються з козацькими, щоб захистити Україну від наступу польських сил. Проте цар залучив козацькі війська передусім для відвоювання земель, які втратила Московська держава за Поляновським миром із Польщею.
У квітні 1654 р. цар Олексій Михайлович вирушив а військом на Смоленськ. Йому на допомогу Богдан Хмельницький вислав 20-тисячний український корпус під проводом полковника Івана Золотаренка, визначного воєначальника й політика. Об'єднані козацько-московські сили відвоювали Білорусію й більшу частину Литви. Міста Білорусії добровільно піддавалися козакам, які на південних білоруських землях, сусідніх із Гетьманщиною, заклали новий козацький полк. У цих перемогах важливу роль відіграло воєнне мистецтво Богдана Хмельницького, який, залишаючи за собою верховне командуванні козацькими військами, продовжував розвивати далі стратегію Запорозького Війська, зокрема, наказував Золотаренкові не затримуватися біля фортець, не втрачати часу на їх облогу, а громити головне військо ворога в польових битвах.
У травні 1655 р. Хмельницький писав Золотаренкові: «Не баритися під курниками, як минулого року, а треба йти туди, де голова або де б стояли які-небудь окремі ворожі полки. Бо й минулого року багато доброго було би зроблено, коли б біля тих курників не барилися, а то мало що доброго вдіяно, тільки тратили людей… Промишляй, ваша милість, над головою, а з хвостом вже піде легше».
Восени 1654 р. відкрився західно-український фронт. Польська 30-тисячна армія, об'єднавшися з новим для себе союзником — кримським ханом, вирушила в похід на Україну. Пройшовши «огнем і мечем» по Брацлавщині, це об'єднане вороже військо обернуло її в руїну.
В перший місяць 1655 р. Хмельницький із козацьким та московським військом виступив на відсіч. Генеральні битва між козацько-московськими та польсько-ханськими військовими силами відбулася 29–30 січня в Дрижипольському урочищі під Охматовим на Київщині, недалеко від Білої Церкви. Тоді стояли люті морози. З великими зусиллями, в ході кривавих боїв Хмельницькому вдалося розірвати блокаду польсько-татарських сил і вивести армію з небезпечної ситуації. На полі бою з обох воюючих сторін полягло 15 тисяч вояків, із них — дев'ять тисяч московських. Багато людей замерзло. Польське військо відступило на Захід. Татари пішли до Криму, спустошивши середню Київщину й набравши там десятки тисяч полонених. Таке завершення першого року після прийняття договору дуже послабило надії українців на московського царя як на могутнього протектора, котрий зміг би забезпечити Україні свободу та спокій.
Москва, укладаючи договір, розуміла, що Україна є самостійною й незалежною державою, однак водночас вона дивилася на Україну, як на новий набуток свого царства, прагнула обмежити українську державність, маючи за кінцеву мету замінити протекторат на повну інкорпорацію України. Однак протягом трьох років після укладення договору, тобто до кончини Богдана Хмельницького, Москва досить обережно вдавалася до спроб обмежувати державну незалежність України й порушувати договір. Вона навіть не змогла здійснити ті свої обмеження, які внесла указами царя в текст одинадцятистатейного варіанту договору. Надто великими були авторитет і влада гетьмана Богдана Хмельницького в Україні. Крім того, він твердо й послідовно протидіяв тиску царизму, відстоюючи права України.
Умови договору щодо збирання податей і передання їх до царської казни взагалі тривалий час не реалізувалися, в усякому разі за життя Хмельницького, хоча цар уже в травні 1654 р. вислав в Україну царських дворян для опису та збирання податей. Оскільки йшли бойові дії, Богдан Хмельницький попросив відкласти цю справу. В 1657 р. царський посол Ф. Бутурлін докоряв Хмельницькому, що цар і досі не одержує доходів з України й що не допускаються в її міста царські воєводи. Український гетьман відповів Бутурліну, що у нього й на гадці не було давати інструкцію своїм послам — генеральному судді Самійлові Богдановичу та полковнику Павлу Тетері, щоб вони діяли у такому напрямі.
Не брав до уваги Богдан Хмельницький і ті застережені царськими указами умови договору, які обмежували державну самостійність України у сфері міжнародних відносин. Гетьман продовжував проводити активну та пасивну дипломатію з чужоземними державами, укладав договори міжнародного характеру й брав міжнародні зобов'язання, навіть не повідомляючи царя, зокрема з Фрідріхом-Вільгельмом, Волощиною, Кримом, Туреччиною, з якою після приєднання до Москви Богдан Хмельницький відновив стосунки.
У гетьманській резиденції в Чигирині на початку 1657 р. перебували акредитовані й спеціально вислані посли до гетьмана Богдана Хмельницького: австрійський, турецький, ханський, два шведських, два від князя Ракочі, три з Молдавії, три з Волощини, посол польського короля й окремо — посол польської королеви, представник Литви, московські посли.
Умови договору між Україною та Росією щодо міжнародних відносин навіть у царській редакції не виконувала й сама Москва, яка 1656 р. уклала зрадницьку щодо України сепаратну Віленську угоду з Польщею. Не повідомивши Богдана Хмельницького, не запросивши українських представників на польсько-московські переговори, царський уряд по суті змовницьки (з ворогом України) вирішував її долю.
У Богдана Хмельницького виникла думка зовсім відійти від Москви. Він шукав нових союзників, інших політичних комбінацій. Найбільше значення мали для нього стосунки зі Швецією, яка довгий час вела війни з Польщею. Ще у 1650 р. розпочав Богдан Хмельницький зносини зі Швецією, пропонуючи цій країні союз проти Речі Посполитої. Проте тоді шведська королева Христина не бажала воювати. Карл-Густав X, який змінив її на престолі, вирішив відновити війну. Разом із князем Семиграддя (Трансільванія, Угорщина) він створив союз протестантських держав проти католицьких країн — Польщі та Австрії, котрі належали до реакційного габсбурзько-католицького табору в Європі. Отож король Карл-Густав закликав Богдана Хмельницького до спільної боротьби, й той з охотою пристав до цього військового союзу.
Весною 1655 р. Карл-Густав відправився в похід на Польщу. Богдан Хмельницький в цей час вирушив з українською армією та допоміжним московським корпусом Бутурліна проти польських військових сил, які ще перебували в Україні. Вони вибили поляків із Поділля й перенесли військові дії в Галичину. Після того, як польське військо розбили під Городком, Хмельницький вдруге, як і в 1648 р., взяв в облогу Львів. Він не штурмував його, а обмежився невеликою контрибуцією, не бажаючи віддавати це місто Москві. Царські воєводи ті українські міста, які відвойовувались силами союзників — козацьких і московських військ, вважали здобутком царя й вимагали, щоб такі міста присягали царю на вірність.
Шведський король прагнув вплинути на Хмельницького, щоб він негайно розірвав з Москвою, доводячи, що царський уряд через свій самодержавний устрій «не потерпить у себе вільного народу». Однак Хмельницький тоді ще мав намір зробити Україну нейтральною державою під протекторатом і Москви, і Швеції.
Водночас польські політики висунули проект вибору московського царя Олексія Михайловича на польський престол після смерті Яна-Казимира, за що цар мав оборонити Польщу від шведів. Цар пішов назустріч таким пропозиціям і у травні 1656 р. оголосив війну Швеції, а через три місяці, в серпні, в місті Вільно почалися переговори Москви з Польщею без української делегації. Стало відомо, що на переговорах дискутувалося питання про повернення України під владу Польщі.
Віленське перемир'я розцінили в Чигирині як зраду царя. В жовтні 1656 р. у гетьманській резиденції відбулася генеральна рада, яку охопило загальне обурення Москвою, котра понад головами українців укладала договори з ворогом і влаштовувала торги за українські землі. Багато старшини дорікало Хмельницькому за московські справи. Гетьман на ці нарікання, як доносив Іван Виговський московським боярам, «прикро вражений, кричав немов божевільний і несамовитий, що нема іншого виходу, як відступити від Москви й шукати собі іншої помочі». За свідченням очевидців, на завершення ради «усі полковники, осавули й сотники склали собі взаємно проміж себе присягу, що коли хто-небудь на них наступатиме, то вони проти того ворога всі, як один муж, разом стояти будуть».
