18 (28) июня 1651 года началась битва под Берестечком (сейчас Ривненская область), где с обеих сторон насчитывалось более 300 тысяч воинов (больше, чем при Бородино в 1812-м). Ее трагический для восставших исход во многом объяснялся тем, что 50-тысячный отряд Ислам-Гирея III оказался неспособным воевать в дни мусульманского праздника курбан-байрама. Небольшие потери татарской конницы от артиллерийского огня поляков были восприняты ими как справедливое наказание Аллаха за нарушение древнего обычая предков. Впрочем, Б. Хмельницкий, переживавший в эти дни личную трагедию в связи с насильственной смертью жены, согласился продолжать сражение без участия татарской кавалерии. Но, отступая, хан забрал с собой гетмана и И. Выговского с 18 казаками охраны, опасаясь, скорее всего, их неминуемой выдачи полякам в случае поражения казацко-крестьянской армии. Уже с дороги гетман послал к оставшемуся войску сотника И. Лукьянова с просьбой готовиться к дальнейшим боям и ожидать его возвращения. В начале июля татарские чамбулы сосредоточились около Черного леса под Староконстантиновом, намереваясь и далее выполнять союзнический долг.

При отступлении и арьергардных боях под Берестечком украинские полки под командованием полковника Ф. Джеджалия понесли тяжелые потери — до 30–40 тысяч убитыми, ранеными, пленными. К этому поражению добавилась в конце июля 1651 года утрата Киева, занятого литовской армией гетмана Я. Радзивилла. Отметим, что его войска радушно встречало высшее православное духовенство во главе с митрополитом С. Коссовым.

18 (28) сентября 1651 г. был подписан Белоцерковский мир (после 2 июля 1652 года не соблюдался), условия которого оказались невыгодными для Украины: он предусматривал 20-тысячный реестр, под властью гетмана оставалась только Киевщина и он лишился права на ведение внешней политики. Договор, однако, не был ратифицирован сеймом, что дало возможность Б. Хмельницкому нарушать его положения. Однако противников мира в казачьем лагере, совершивших нападение на польских дипломатов, гетман наказал достаточно жестоко — около ста из них были казнены.

Но антигетманская оппозиция не успокаивалась. В ее рядах оказались полковники: черниговский С. Подобайло ненавидевший до глубины души католическую шляхту; миргородский М. Гладкий, винницкий И. Богун, корсунский Л. Мозыря. Намеренно срывалось составление реестра в Белоцерковском и Корсунском полках. На Левобережье появились самозванные претенденты на гетманскую булаву: Вдовиченко, Бугай, Дедюля, Боданко, на Запорожье поднял бунт М. Сулима. Имея до 10 тысяч всадников, Сулима намеревался объявить гетманом Тимофея Хмельницкого. Назревала опасность гражданской войны, в народе стали популярными иные, нежели ранее, песни о гетмане:

Казнив нескольких организаторов восстаний, в том числе полковников Л. Мозырю (он был расстрелян в присутствии польской делегации), и М. Гладкого, гетман к концу января 1652 года практически закончил составление реестра.

Недовольство народных масс трудностями войны проявлялось в их массовом переселении на Слобожанщину — под защиту московских властей. Тысячи казаков и посполитых из Черниговского, Нежинского, Миргородского, Полтавского и других левобережных полков получали там экономические льготы и привилегии.

Чтобы снизить накал недовольства, гетман в конце марта 1652 года возобновил войну с Польшей, разгромив 23 мая (1 июня) 1652 года 20-тысячное войско польного гетмана Н. Калиновского под горой Батог. При этом 8 тысяч пленных были расстреляны или зарублены казаками. Чтобы обеспечить сыну Тимофею молдавский трон, Б. Хмельницкий послал в Молдову Винницкий, Брацлавский, Уманский полки для борьбы с противниками его тестя Лупу. Поход закончился осенью 1653 года поражением казаков, гибелью Тимофея, враждой с Трансильванией и Валахией.

Вообще 1653 год принес Украине много бед, социальных потрясений, дипломатических и политических неудач. На Правобережье были практически уничтожены дотла более сотни населенных пунктов (на Брацлавщине и Подолии), бушевали эпидемии чумы и холеры, на Слобожанщине восстал Неблядин, под Городком (Подольское воеводство) 20 июня 1653 года вспыхнул массовый бунт против политики гетмана. В конце года наступил серьезный кризис в украинско-татарских отношениях. Заключение в декабре ханом сепаратного мира с Польшей объяснялось тем, что на казацкой территории Украины крымчанам запретили брать ясырь, Польша по-прежнему не уплачивала налог (только с 15 декабря 1653 г. сейм разрешил брать ясырь из Галиции и Волыни). К тому же Ислам-Гирею стало известно, что за его спиной Б. Хмельницкий вел переговоры с царем. А ведь хан намеревался присоединить к Крыму Казань и Астрахань, потому и предлагал гетману участвовать в походе на Москву. В июне 1653 года старшинская рада в третий раз отклонила идею союза с Оттоманской Портой, но ее решение гетман скрыл от султана. Блок с Турцией не осуществился из-за сопротивления И. Выговского и А. Ждановича.

Еще в 1650 году патриарх константинопольский Партений II и патриарх иерусалимский грозили Б. Хмельницкому анафемой, если он не примет протекцию православного московского царя. Безвыходное положение Украины в 1653 году не оставляло надежд на мир с Польшей, а турецко-татарский протекторат виделся массам неприемлемым. Поэтому гетман весной — летом 1653 года активизировал дипломатические отношения с царем. В свою очередь Алексей Михайлович, потеряв надежду на получение польского престола, в марте 1651 года аннулировал «вечный мир» с Речью Посполитой от 1634 года. Опасаясь блока гетмана с Турцией и Крымом (оснований для таких подозрений, в принципе, не было, но Б. Хмельницкий умело создавал их искусственно), царь, видимо, поверил угрозам гетмана уйти под власть мусульманских владык, если не получит подданства Москвы. Фактически же намерения Б. Хмельницкого и Алексея Михайловича совпадали не только в плане ослабления Польши, но и в том, что касалось освобождения балканских христиан от власти Порты. Оба они поддерживали связи с болгарами и сербами, поэтому в период войны Турции с Венецией часть султанского флота крейсировала вдоль Черноморского побережья, опасаясь нападения казаков.

1 октября 1653 года в Москве на последнем в истории России Земском соборе было решено объявить войну Речи Посполитой под предлогом притеснений православия на землях Украины. Одновременно царь «изволил… принять гетмана Богдана Хмельницкого и все Войско Запорожское огородами и землями… под свою государеву высокую руку».

На старшинской раде в Переяславе 8—12 (18–22) января 1654 года присутствовали 12 полковников и пять генеральных старшин во главе с гетманом, представители мещанства из Переяслава, Киева и некоторые других городов. Не прибыли на раду пять полковников, митрополит С. Коссов, выразивший недовольство тем, что Б. Хмельницкий не советовался с ним по поводу предстоящего соглашения.

Глава посольства России В. Бутурлин передал гетману грамоту царя, в которой говорилось о взятии Войска Запорожского под опеку монарха с обещанием сохранить все привилегии и защищать от врагов. Создавалась конфедерация под верховенством России для борьбы с внешним врагом. После присяги на верность, которую дали гетман, полковники и В. Бутурлин, присягнули около 100 сотников и 184 казака, а мещан Переяслава вынудили дать клятву верности силой. Затем делегация России приводила к присяге население в 177 населенных пунктах, хотя в четырех полках сделать этого не удалось. Неизвестно, присягала ли Запорожская Сечь.

Историками сущность Переяславской Рады оценивается по-разному: как личная уния гетмана и царя, отношения типа «сюзерен — вассал», военно-политический союз, начало процесса присоединения Украины к России и т. д. Разработанная в 1953 году идеологически ангажированная формула «воссоединение Украины с Россией» после 1991 года подвергается серьезной критике.