В апреле 1651 года, началось сближение войск. Легат папы Иннокентии привез в Польшу его благословение и отпущение грехов всем борцам против неверных схизматиков. Находившийся в Киеве коринфский митрополит Иосаф опоясал Хмельницкого мечом, освященным на Гробе Господнем, кропил войска святой водою и благословил на войну с Польшей. В союзе с Хмельницким выступал крымский хан, Ислам-Гирей, со своею ордою. Однако поддержка со стороны хана была ненадежна, потому, что донские казаки угрожали нападением на Крым. Через московского посла в Крыму были получены сведении, что среди татар есть разговоры, что в случае неудачи, они немедленно уйдут, а за свой выход заберут у местного населении жен и детей и приведут в Крым, — так у татар вздумано. («Великие авантюристы Востока». Жан Кирилис, стр. 140).
В июле войска сошлись под Берестечком, на реке Стырь. Произошел сильный удар с обеих сторон. Наблюдавший за ходом боя Хмельницкий видел, что хан с приближенными снялся и бросился бежать, а за ним с поля боя побежали и тысячи татар. Хмельницкий бросился в догоню за ханом, догнав, стал упрекать в измене. Хан заявил ему, что польский король за выдачу Хмельницкого обещал отпустить всех пленных татар. Хмельницкий стал заложником при ставке хана, но отпущен, когда татары подошли к своим границам. Возвратившись, Хмельницкий узнал, что в бою с поляками было уничтожено до 30 000 казаков. Он понял, что борьба с Польшей окончилась трагически. Поляки двинули 50 000 войска в пределы казачьих владений и стали опустошать страну. Хмельницкий видел, что ему не совладать с независимыми казаками и счел необходимым отдаться под покровительство московского царя. Для сближений днепровских казаков с Москвой сильно хлопотали два грека и войсковой писарь — Выговский.
Осторожная Москва не торопилась на помощь Хмельницкому, и он должен был заключить договор с Польшей, по которому число казаков было ограничено до 20 000 человек, которые не только не имели права сноситься с Турцией, но и с другими иноземными державами. В Москве видели, что мир казаков с Польшей не прочен, и рано или поздно надо делать выбор решаться принять казаков и воевать с Польшей, или же видеть их подданными турецкого султана и иметь границы его прилегающими к московским. Наступившее господство поляков заставило народ переселяться на левобережье, в московские владении. Вскоре возникли новые причины войны Хмельницкого с Польшей — из-за Молдавии.
Поход сына Хмельницкого в Молдавию встретил сопротивление Польши, войска которой преградили ему путь. Однако поляки были разбиты, и это снова втягивало в войну с Польшей. Хмельницкий начал торопиться покончить переговоры с Москвой и в декабре 1653 года им снова было послано посольство в Москву. Пока там обсуждали вопрос, польский полковник вторгся в земли казаков и опустошил их. Хмельницкий опять послал просьбу в Москву о помощи. Турецкий султан и крымский хан, звали казаков в свое подданство, а в Москве вопрос о приеме казаков был решен отрицательно. Из Москвы писали, чтобы казаки оставались в подданстве польского короля, казаки просили, чтобы царь примирил их с Польшей. Москва требовала от польского правительства, чтобы оно выполняло договор, заключенный с казаками, возвратило церкви православному населению и не разоряло их земли. Поляки отвечали, что Хмельницкий предался турецкому султану и принял басурманскую веру.
6 июля в Москве узнали, что у гетмана Хмельницкого находятся турецкие послы, которые ждут присяги казаков. И тогда в Москве заторопились. Царь послал стольника Ладыженского к Хмельницкому с грамотой, в которой сообщалось: «Мы позволили принять вас под свою руку, да не будет врагам Креста Христова в притчу и поношение, а ратные люди наши собираются». Хмельницкий 9 августа ответил: «Пребываем благонадежны на премногую милость, которую нам твое царское величество показать изволил. Мы иному царю служить не хотим, только тебе бьем челом». Гетман просил помощи против поляков. Выговский писал: «Татарам мы уже не верим, потому что только утробу свою наполнить ищут». 1 октября в Москве был созван Земский Собор «из всех чинов и людей, которым объявили о приеме Войска Запорожского с городами и о неправдах польского короля Казимира». Собором приговорили: «За честь царей Михаила и Алексея стоять и против польского короля войну вести. И чтобы гетмана Богдана Хмельницкого и все Войско Запорожское с городами и землями государь изволит принять под свою руку». В Чигирин были посланы московские послы и войско, а население должно было быть приведено к присяге. В Переславле была собрана Рада и Хмельницкий объявил о принятии им подданства московского царя. Все закричали: «Волим под царя православного». Присланный из Москвы Бутурлин вручил гетману знамя, булаву, ферязь, шапку из соболя.
Хмельницкий и казаки принесли присягу на службу московскому царю. Казакам были обещаны их вольности и число их было определено в 60 000 человек. Однако возникла сильная партия против присоедения казаков в Великороссии и к этой партии принадлежал один из выдающихся кошевых атаманов Запорожья — Иван Серко. Не желая оставаться в подданстве московского царя, он ушел в Запорожье. В конце апреля 1654 года Хмельницкий послал в Запорожье список со всем жалованьем и грамоты народу и казачеству на его древние права и вольности, обретенные при князьях и польских королях. Москва настояла, чтобы запорожцы, как малые люди, присягнули московскому царю. После принятия казаков и населения в подданство царя Москва втягивалась в войну с Польшей.
В марте 1654 года в присутствии казачьих представителей на Девичьем поле был смотр московских войск. Главным воеводой был назначен кн. Трубецкой, с войсками должен был выступить сам царь.