Возвращение утраченных земель стало одной из важнейших задач московской политики. В 1632 году, когда закончился срок действия Деулинского перемирия, русская армия воеводы Михаила Шеина, героя обороны Смоленска, приготовилась к походу на город. Но задержка со сбором войск, отвлеченных отражением нападений крымских татар, не позволила предпринять поход летом: он начался в осеннюю распутицу, а к осаде Смоленска русские приступили морозной зимой. На следующий год на помощь осажденным направилось большое польское войско во главе с королем Владиславом IV. Теперь в осаде оказался сам Шеин, остро нуждавшийся в продовольствии и боеприпасах. Он не раз просил у царя позволения отступить, но тот велел держаться до последнего. В итоге в феврале 1634 года, израсходовав весь запас пороха, воевода был вынужден согласиться на условия сдачи, отдав полякам всю артиллерию, кроме двенадцати пушек. Из тридцатидвухтысячного войска, ушедшего в поход, Шеину удалось вывести из окружения восемь тысяч воинов. На самом деле потери были больше, поскольку войско в ходе сражений постоянно пополнялось. Последствия поражения болезненно сказались на моральной атмосфере, вызвали в обществе упадок и пессимизм. Вину за неудачу решили возложить на Шеина, обвинив его в «царевом бесчестье» — воеводе вместе со всем войском пришлось преклонить колени перед королем Владиславом. По возвращении Шеин был арестован и после краткого суда казнен вместе со своим заместителем Измайловым.

Ободренные победой поляки двинулись на Москву, но застряли под небольшой крепостью Белой в 130 верстах к северо-западу от Смоленска. Ее гарнизон сопротивлялся так отчаянно, что великий канцлер литовский Станислав Радзивилл предложил переименовать крепость из Белой в Красную. Положение изменилось: теперь уже в польской армии начался голод, и сам король, как писали современники, «половину курицы съедал за обедом, а другую половину откладывал до ужина». Вдобавок Османская империя, решив извлечь из ситуации свою выгоду, двинула на Польшу большую армию под командованием Аббас-паши. Владислав IV отправил в Москву гонцов с предложением заключить мир. В марте 1634 года в селе Полянове близ Вязьмы в нескольких километрах от ставки Владислава русские послы Федор Иванович Шереметев и Алексей Михайлович Львов встретились с польским послом, епископом Хелмским Якубом Жадником. Поляки начали с обвинений, утверждая, что русские нарушили Деулинское перемирие, послав войско Шеина под Смоленск. Русские послы в ответ потребовали, чтобы Владислав отказался от титула московского государя, угрожая в противном случае прервать переговоры. «У нас, — говорили они, — у всех людей великих российских государств начальное и главное дело государское честь оберегать, и за государя все мы до одного человека умереть готовы».

Тогда поляки согласились с тем, что Владислав откажется от московского престола, но потребовали за это ежегодно выплачивать им сто тысяч рублей. Московские послы отвечали: «Мы вам отказываем, чтоб нам о таких запросах с вами вперед не говорить. Несбыточное то дело, что нам такие запросы вам давать, чего никогда не бывало и вперед не будет, за то нам, всем людям Московского государства, стоять и головы свои положить». После этого поляки умерили требования, согласились обойтись без денег и признали Михаила Федоровича законным правителем. Правда, выразили протест против упоминания в договоре его титула «царь всея Руси», указывая, что «Русь и в Московском, и в Польском государстве есть». Им возразили: «Этого начинать непригоже: ваша Малая Русь, которая принадлежит к Польше и Литве, к тому царского величества именованью всея Руси нейдет, и применять вам этой своей Руси ко всея Руси нечего».

В итоге 17 мая 1634 года был подписан «вечный» Поляновский мир, по которому польский король отказывался от прав на русский престол, но оставлял за собой Смоленск, Чернигов, Стародуб и другие захваченные в годы Смуты города, включая героическую крепость Белую. Был подписан и секретный протокол, по которому Москва уплачивала лично Владиславу IV, вечно нуждавшемуся в деньгах, 20 тысяч рублей. Этот мирный договор был явно невыгоден Руси, которая имела шанс, воспользовавшись нападением турок на рубежи Речи Посполитой, обернуть ситуацию в свою пользу и вернуть по меньшей мере часть потерянных земель. Сыграла свою роль боязнь решительных действий, характерная для правительства Михаила Федоровича. Единственным, кто их требовал, был отец царя, патриарх Филарет, который скончался в разгар войны, после чего отстаивать «твердую линию» стало фактически некому.

Трагический исход Смоленской войны во многом решило вмешательство крымско-татарского войска. Стало ясно, что никакие усилия, направленные на освобождение исконно русских земель от польско-литовской оккупации, не дадут результата, пока не будет нейтрализована опасность с юга.

И в Москве, и в Варшаве понимали, что при наличии острых противоречий между двумя странами «вечный мир» продержится недолго. Так и случилось, и на этот раз причиной войны стала Юго-Западная Русь, будущая Украина, где нарастали противоречия между местным православным населением и польскими властями. К тому времени польские и окатоличенные русские магнаты закрепостили большую часть крестьян, обложив их многочисленными повинностями. Французский инженер Гийом де Боплан, посетивший эти земли, отметил, что крестьяне там чрезвычайно бедны, они вынуждены отдавать своему пану всё, что тот захочет; их положение «хуже, чем положение галерных невольников». Положение усугублялось экспансией католической церкви, всеми способами принуждавшей местных жителей переходить в католичество или в униатство — отдельную ветвь Римской церкви, возникшую после Брестской унии 1596 года.

Избежавшие закрепощения реестровые (вольные, занесенные в охранный список) казаки тоже, однако, были недовольны как окатоличиванием их земляков, так и постоянным ограничением их прав и привилегий. Постепенно православные были изгнаны со всех значительных постов в казацком войске. Эти посты заняли поляки, чинившие множество несправедливостей в адрес русского населения. Среди пострадавших от них был и потомственный казак, полковник Богдан Хмельницкий, который после этого отправился в январе 1648 года в Запорожскую Сечь и был избран гетманом на казачьем сходе. Под его знамена устремились добровольцы со всей Украины, кроме того, крымский хан Ислам-Гирей прислал на подмогу большой конный отряд. Уже в феврале великий гетман коронный (военный министр) Польши Миколай Потоцкий докладывал королю Владиславу о том, что «не было ни одной деревни, ни одного города, в котором не раздавались бы призывы к своеволию и где бы не замышляли на жизнь и имущество своих панов и арендаторов». Надеясь «задавить мятеж в колыбели», поляки отправили против Хмельницкого большое войско, но оно было наголову разбито под Желтыми Водами и Корсунем в мае 1648-го.

Потрясенный этими новостями король Владислав IV 20 мая скончался, и в Речи Посполитой начался обычный для подобной ситуации разброд. Пользуясь этим, казаки без особых трудностей захватили все левобережье Днепра, уничтожив там польские гарнизоны. Восстание против поляков и католической церкви вспыхнуло и в Белоруссии, где в руках мятежников оказались Пинск, Мозырь, Бобруйск. В захваченных городах казаки поголовно истребляли поляков и евреев, как угнетателей народа и врагов православия. Там, где прошли отряды Хмельницкого, на деревьях можно было увидеть повешенных вместе поляка, еврея и собаку с табличкой: «Лях, жид, собака — вера однака». Уцелевшие иноверцы, бросая имущество, в страхе бежали в коронные польские земли или укрывались за стенами укрепленных городов.

Несмотря на успех восстания, его руководители понимали, что без внешней поддержки их неорганизованные, плохо вооруженные силы будут в конце концов разбиты польской армией. 8 июня Хмельницкий отправил царю Алексею Михайловичу письмо с просьбой о покровительстве: «Если би била на то воля Божая, а поспел твуй царский зараз, не бавячися, на панство тое наступати, а ми зо всим Войском Запорозким услужить вашой царской велможности готовисмо». Царь, занятый в то время острыми внутренними проблемами, не спешил принять решение. Тем временем польские магнаты направили против восставших новую сорокатысячную армию. В сентябре она также была разбита у местечка Пилявцы, после чего казаки двинулись на запад и осадили Львов, но потерпели там неудачу, как и в Белоруссии, где князь Януш Радзивилл сумел отбить почти все захваченные повстанцами города.