В марте 1654 года гетманское посольство во главе с генеральным судьей С. Богдановичем (Зарудным) и переяславским полковником П. Тетерей доставили в Москву на утверждение царя «Просительные статьи» из 23 пунктов, а также пять документов о привилегиях казачества, данных ранее королями Речи Посполитой. Не получив согласия на одобрение всех просительных пунктов, послы гетмана 21 марта подали Алексею Михайловичу общий документ из 11 статей. На этот раз возражений не последовало. В целом текст письменного соглашения был продуман недостаточно хорошо, допускал двоякие толкования, выглядел составленным на неопределенное время. Не была классифицирована форма подданства Войска Запорожского (фактически Левобережной Украины) царю, подчиненность православной церкви или ее независимость от Московского патриархата.

С точки зрения формального права, Гетманщина сохраняла широкую автономию в управлении, системе экономических отношений, судопроизводстве, в собирании налогов и пошлин, прав всех сословий, имела 60-тысячный казачий реестр. В свою очередь, царь получил право держать в Киеве 15-тысячный гарнизон во главе с воеводой (город в связи с этим на 10 лет освобождался от уплаты налогов), контролировать связи гетмана с Польшей и Турцией (Б. Хмельницкий нередко пытался избежать этого), не платить жалованье казацкому войску. Стороны по-разному понимали договор и перспективы дальнейших взаимоотношений. Не случайно в сентябре 1655 года в титуле царя появились выражения «великий князь Литовский, Белой Руси, Волынский и Подольский», а мещане Переяслава еще в апреле 1654 года просили именно Алексея Михайловича снизить налог на производимое жителями пиво.

С мая 1654 года войска России и полки наказного гетмана И. Золотаренко успешно действовали в Белоруссии против литовско-польской армии. Но попытки Б. Хмельницкого закрепить за собой белорусскую территорию встретили отпор царя, считавшего эти земли своими. Во взаимном соперничестве за подчинение населения Белоруссии и казацкие старшины, и русские воеводы допускали жестокость, грабили населенные пункты, силой принуждали жителей давать присягу на верность царю или гетману. Резкую реакцию Алексея Михайловича вызвало намерение Б. Хмельницкого включить в состав Гетманата пограничные с Украиной земли: в течение 1654–1656 годов гетман произвел красноречивые назначения: И. Золотаренко (погиб в октябре 1655 года) стал гетманом Сиверщины, И. Нечай — полковником белорусским, Д. Выговский — полковником быховским. Все они являлись родственниками Б. Хмельницкого по линии его жен или дочерей.

Весной 1655 года началось успешное генеральное наступление украинско-русских войск на Западной Украине. Однако в ноябре гетман вдруг прекратил бои за Львов, Самбор и сообщил шведскому королю Карлу X, что сделал это, чтобы избежать занятия городов армией царя. Не желая подвергаться гневу Алексея Михайловича за отход от Львова, командовавший русским отрядом В. Бутурлин отравился (без поддержки казачьих полков продолжать борьбу за город он оказался не в состоянии).

В этот период Б. Хмельницкий подписал новый договор с Крымским ханством, согласно которому татары обязались не помогать больше полякам и не воевать с Россией, а гетман — не враждовать с крымчанами. Фактически это было соглашение о взаимном нейтралитете.

Военные победы России в боях с Речью Посполитой вызвали беспокойство короля Швеции Карла Густава. Он поспешил объявить войну Польше и летом 1655 года занял часть ее земель. Семнадцать суток горел Вильно (Вильнюс), в сентябре шведам сдалась Варшава, а в это время русско-украинские войска захватили и сожгли Люблин. 20 ноября 1655 года король Польши Ян II Казимир призвал народ подниматься на партизанскую войну против захватчиков. Больше месяца оборонялись против шведской армии жители Ченстохова и Ясной Горы.

Активную дипломатическую деятельность развернул литовский гетман Я. Радзивилл, который еще в 1654 году предложил Б. Хмельницкому союз против России. Считая блок между Украиной и Россией смертельно опасным для судьбы Речи Посполитой, Я. Радзивилл в августе 1655 году добился того, что Литва приняла протекцию шведского короля.

В свою очередь Б. Хмельницкий вел переговоры со Швецией, предлагая сформировать то антимосковский, то антитурецкий союз.

Положение сторон резко изменилось в конце 1655 года, когда после трехдневных тяжелых боев под Варшавой войска Польши, Швеции и Бранденбургского курфюрства понесли тяжелейшие потери. В начале января 1656 года в Кенигсберге делегация Речи Посполитой подписала мир со Швецией, обязавшись уплачивать ей по 4 тысячи дукатов ежегодной контрибуции, предоставить в распоряжение короля по тысяче пехотинцев и 5 тысяч лошадей. Но против Швеции выступили Россия и Дания, а курфюрст Бранденбурга Фридрих Вильгельм, получив от Яна Казимира территорию Пруссии, в сентябре 1657 года помирился с Польшей. Австрийский император Фердинанд III Габсбург также склонился к поддержке суверенитета Речи Посполитой и послал в Украину болгарина — архиепископа П. Парчевича, с задачей уговорить Б. Хмельницкого прекратить войну с Польшей, сосредоточившись на борьбе с исламским миром.

Среагировал на изменение ситуации и царь: в конце 1655 года наблюдалось сближение России с Польшей, результатом которого стало заключенное в ноябре 1656 года в деревне Немез под Вильно соглашение о мире с объявлением царем войны шведам. Делегация гетмана во главе с Р. Гапоненко на эти переговоры допущена не была, что вызвало бурное негодование Б. Хмельницкого и старшины. На польско-российских переговорах Алексей Михайлович в обмен на обещание избрать его королем Речи Посполитой готов был оставить за Польшей все украинские земли, а их статус определить на встрече представителей Войска Запорожского, России и Речи Посполитой. Чтобы продемонстрировать реальность новой политической стратегии, царь разрешил изгнанным украинцами и белорусами католическим ксендзам вернуться назад (если в этих регионах находились войска России). Имущество католических орденов и монастырей также возвращалось владельцам.

Меняется и внешнеполитическая линия Б. Хмельницкого: он пытается создать союз Гетманщины с Молдовой, Валахией, Швецией, Бранденбургом, Семиградьем против России и некатолических стран Европы. Для борьбы с Турцией он просит у Карла X пятитысячное войско, обещая взамен него 10-тысячный отряд казаков. На помощь князю Трансильвании Дьерди Ракочи II гетман послал полки А. Ждановича и И. Богуна. Но не искушенные в дипломатических маневрах казаки, недовольные отрывом от родины и подстрекаемые антигетманскими агентами, подняли мятеж, и их пришлось уводить. Собранные же для замены казачьи полки вообще отказались идти в Трансильванию. Ответственным за неудачу данной акции следует считать генерального писаря И. О. Выговского, затягивавшего к тому же и заключение договора со Швецией. Возможно, он действовал в унисон планам польского короля, поскольку с сентября 1657 года являлся тайным сотрудником Яна Казимира. В результате достигнутое в середине 1656 года в венгерском населенном пункте Раднот (ныне румынский город Ернут) соглашение между Швецией, Семиградьем, Бранденбургом и Войском Запорожским о разделе Польши потеряло свою значимость.

Одновременно Б. Хмельницкий выступил посредником в переговорах придунайских княжеств Молдовы и Валахии с Московией о переходе под протекцию царя. После переговоров в Москве господаря Молдовы Г. Стефана в мае 1656 года Алексей Михайлович дал согласие взять эти княжества «под высокую государеву руку». Гетман подталкивал царя и к союзу с Трансильванией. Чтобы Турция не нападала на Украину и удерживала от этого татар Крыма, Б. Хмельницкий с ведома Москвы продолжал именовать себя рабом и холопом турецкого султана.

С мая 1657 года резко обострилась борьба между старшинскими группировками: радикальной, национально-патриотической, умеренной. Принятое в апреле 26-ю старшинами под давлением гетмана решение о наследовании булавы после смерти Б. Хмельницкого его младшим сыном Юрием не послужило сдерживающим фактором. Понимая, что Юрий слишком молод, гетман назначил его опекунами полковника Г. Лесницкого, генерального эсаула И. Ковалевского, генерального писаря И. Выговского (несмотря на их явное нежелание).