После долгих переговоров 21 июня 1661 года в Кардисе (ныне Кярде в Эстонии) был подписан мир, по которому Русь возвращала Швеции все свои завоевания в Ливонии. При этом русские купцы получили право торговать в шведских и ливонских городах, а шведские — в Москве, Новгороде и Пскове. Стороны обязались вернуть всех пленных, выдать перебежчиков и вернуться к границам, установленным Столбовским миром. Война, которую иногда называют Первой Северной, закончилась неудачно для Русского государства. Недовольство Ордина-Нащокина по этому поводу усугублялось тем, что он был вынужден оставить шведам Царевич-Дмитриев с округой, где его стараниями была налажена нормальная жизнь. В августе он с подчиненным ему полком отправился в Литву на соединение с князем Хованским.

Стоило погаснуть военному пожару в Ливонии, как он вспыхнул на Украине. Ставший после смерти Хмельницкого гетманом Иван Выговский, как и значительная часть казачьей старшины, был склонен к «шатости», лавированию между окружающими державами в поисках большей выгоды. Для виду принеся присягу русскому царю, он тайно начал переговоры с польскими и османскими представителями. Узнав об этом, кошевой атаман Яков Барабаш и полковник Мартын Пушкарь вначале написали на гетмана жалобу в Москву, а потом подняли против него восстание. В июне Выговский, привлекший на помощь крымских татар, разбил своих противников под Полтавой. Чтобы избежать неминуемых разбирательств с Москвой, он в августе начал уже открытые переговоры с польскими представителями и в сентябре подписал с ними Гадячский договор. По нему Левобережная Украина возвращалась под власть польского короля на правах автономии и должна была разорвать все связи с Русью. Одновременно казаки Выговского напали на Киев, где стоял русский гарнизон под командованием князя Василия Шереметева, но были разбиты; русские захватили 12 пушек и 48 знамен.

Выговский между тем продолжал лицемерно уверять царя в своей верности: «Бога ради усмотри, ваше царское величество, чтоб неприятели веры православной не тешились и сил не восприняли, пошли указ свой к боярину Василию Борисовичу Шереметеву, чтоб он больше разорения не чинил и крови не проливал». На Украине начался обычный разброд: большая часть старшины поддерживала Выговского, но простые казаки и городская беднота стояли за союз с Москвой. В ноябре верные царю казаки созвали раду в местечке Верва и выбрали гетманом вместо Выговского полковника Ивана Беспалого. Выговский, пытаясь удержать власть, отправил против Беспалого казачий отряд, но был разбит. При этом ни поляки, ни русские не спешили помогать своим ставленникам на Украине, поскольку уже были заняты войной друг с другом. В сентябре 1658 года польские гетманы Сапега и Гонсевский с большим войском перешли в наступление и осадили Минск. Однако воевода Юрий Долгоруков разбил войско Гонсевского и взял его в плен, а Сапегу заставил отступить.

В январе 1659 года из Москвы вышло войско князя Алексея Никитича Трубецкого. В апреле оно со стороны Путивля вторглось на Украину, осадив город Конотоп, где засели сторонники Выговского. Осада затянулась до июня, когда на помощь осажденному городу пришли основные силы казаков вместе с татарами. Утром Выговский с частью своих сил, совершив вылазку против русского лагеря, обратился в притворное бегство. Когда его бросились преследовать князья Семен Пожарский и Семен Львов, он заманил русских туда, где ждали остальная часть его войска и татарская орда во главе с ханом Мехмед-Гиреем. Как только Пожарский переправился через болотистую речку Сосновку, его отряд был окружен и разбит превосходящими силами противника. Доставленный в стан победителей Пожарский, как писал С. М. Соловьев, «выбранил хана по московскому обычаю», а по другим данным, еще и плюнул ему в лицо, за что тут же был казнен — ему отрубили голову. Сторонники Выговского уверяли, что русское войско, насчитывавшее 100 тысяч человек, потеряло в сражении до 50 тысяч убитыми. На эти «факты» до сих пор ссылаются украинские националисты, объявляющие Конотоп одним из крупнейших поражений русской армии за всю ее историю. На самом деле в соединенных частях Пожарского и Львова было около сорока тысяч человек, потери которых составили до семи тысяч убитыми и пленными. Примерно столько же потеряли казаки и татары.

Тем временем донские и запорожские казаки, пользуясь уходом основных сил татар на войну, начали совершать набеги на владения крымского хана, прорываясь и в сам Крым. Узнав об этом, хан оставил своего союзника Выговского и поспешил домой. Несмотря на это, гетман попытался выбить русский отряд из Киева, но снова был разбит. Киевский воевода Василий Шереметев докладывал в Москву, что после этого командиры большинства казачьих полков отказались от поддержки гетмана и присягнули царю. В сентябре они выбрали новым гетманом сына Богдана Хмельницкого восемнадцатилетнего Юрия. Выговский без сопротивления переслал ему гетманскую булаву, а сам бежал в Польшу.

Избавление от Выговского в условиях ухода из Украины крымско-татарского войска радикально изменило положение дел. Вступление войска Трубецкого в украинские пределы было встречено с энтузиазмом. Во всех городах перед русским войском открывали ворота, а полковники и старшины клялись царю в верности. Прибыв в Переяслав, Трубецкой встретился там с Юрием Хмельницким, который за всех казаков попросил у него прощения, «поскольку отлучились они от него не по своей воле, а принудил их к этому Ивашка Выговский». 17 октября за городом была созвана рада, на которой казаки практически единогласно избрали Юрия гетманом и снова принесли клятву быть «навеки вместе» с Русью. Однако этот временный успех вскоре поставил русских военачальников перед фактом коварной измены Юрия Хмельницкого и его сторонников. Вера на слово заверениям и клятвам, произносимым в ходе хлебосольных трапез, не раз приводила к горькому разочарованию. «Шатость» Хмельницкого и ему подобных оборачивалась трагическими эпизодами кровопролитных столкновений 1660–1662 годов, в ходе которых русские несли невосполнимый урон.

В Белоруссии между тем военные действия возобновились. В январе 1660 года князь Иван Хованский взял штурмом крепость Брест и в трех сражениях разбил три польские армии. Однако сражение у города Ляховичи сложилось для него неудачно: осаждавшие город русские войска были разбиты, два сына Хованского ранены, а сам он с оставшейся частью войска отошел к Полоцку. После этого поляки двинулись в направлении Могилева и возле близкого к городу села Губарева встретились с войском князя Юрия Алексеевича Долгорукова. В ходе трехдневного сражения русские, вначале попавшие в окружение, стойко сопротивлялись и заставили врагов отступить. К тому времени на юге войско под командованием князя Шереметева, подкрепленное казаками Юрия Хмельницкого, начало новый поход на Львов. Там русские встретились с превосходящими силами поляков и крымских татар и в ходе непрерывных боев понесли большие потери. После одной из битв у города Чуднова посланцы Выговского в ходе тайных переговоров убедили Хмельницкого отречься от Москвы, «которой силы уже сокрушены, которая более не светит, а чадит, как погасающая лампада». Подумав, Юрий 8 октября переметнулся на польскую сторону и дал присягу на верность королю.

Воевода Шереметев, чьи войска, ослабленные уходом казаков, испытывали острую нехватку продовольствия и боеприпасов, был вынужден 23 октября также начать переговоры с поляками о мире. Перед ним были поставлены жесткие условия: русские войска должны были покинуть территорию Малороссии, сдав при этом пушки и все снаряжение. Шереметев при этом должен был оставаться в польском плену до полного исполнения условий договора. Под давлением поляков пленный воевода отправил условия договора князю Барятинскому, стоявшему с войском под Киевом, но тот с негодованием отверг эти требования. После этого пленник был передан татарам, которые заковали его в кандалы и отправили в Бахчисарай. В то же время казаки созвали в Корсуни раду, где часть собравшихся выступила за союз с Русью, а другая часть — с Польшей. К гетману Хмельницкому мало кто прислушивался, да и сам он, молодой и неопытный, не мог решить, чью сторону принять. Уже весной он послал царю покаянное письмо, где утверждал, что его принудили к союзу с поляками изменники, а он по-прежнему желает «быть в подданстве в Вашего царского величества». Но с приходом польских подкреплений он вновь отказался от клятвенных заверений, вернувшись к союзу с Варшавой.