עוד קודם לכן, פתח חמלניצקי במגעים עם שליטים זרים במטרה להשיג סוזרניות שתבצר את הישגיו ותעניק לגיטימציה לשלטונו. כבר ב-8 ביוני 1648 הוא פנה אל אלכסיי הראשון מרוסיה, אך נענה ריקם. בהמשך, ניהל מגעים עם השולטן. הישגיו חסרי התקדים סחפו אליו את הרותנים באוקראינה, והעניקו למרד בסיס תמיכה רחב שהבדיל אותו מהתקוממיות הקוזאקים הקודמות. בהיסטוריוגרפיה האוקראינית, מקובל לראות באירועי 1648 את מבשריה הראשונים של התנועה הלאומית בארצם.
משא-ומתן רשמי בין חמלניצקי למשלחת בראשות קיסיל נפתח רק ב-19 בפברואר, במפקדת ההטמן בפריאסלאב. לאחר ניצחונותיו הגדולים, חמלניצקי לא היה מוכן להסתפק עוד בתנאים שהציב בתחילת המרד, ואף החל לכנות את עצמו "נסיך רותניה". קיסיל הציע לו את השבת חירויות הזפורוז'ים, חנינה כללית, הגדלת מספר הרשומים וסובלנות דתית מלאה באוקראינה. ההטמן, לעומת זאת, דרש את ביטול הכנסייה האוניאטית; מינוי אורתודוקסים בלבד לתפקידים הרמים בפלך קייב; הענקת מושב בסנאט למטרופוליט מקייב; העלאת מספר הרשומים ל-40,000 ואת סילוק כל היהודים מאוקראינה. הסנאטור לא היה מסוגל לקבל את הסעיפים הללו. לאחר שבוע של דיונים, הופסקו השיחות. אף כי לא נפתרה אף אחת מהסוגיות במחלוקת, הוכרז ב-26 בפברואר על קו תיחום מוסכם בין שני הצבאות. בליטא הוא ניצב על נהר הפריפיאט, בווהלין על ובפודוליה הוא עבר דרך קמניץ-פודולסקי (ראה מפה). כמו כן, נקבע כי שביתת הנשק תימשך עד ל-22 במאי ואז יחודש המשא-ומתן.
המצור על זבראז' והסכם זבורוב.
התנגשויות קטנות בין הסיץ' לאיחוד אירעו במהלך כל ההפוגה, והיא קרסה לאחר המועד הנקוב. ב-31 במאי 1649 התרחש הקרב המשמעותי הראשון בסבב החדש, כשאנדז'יי פירליי, דוכס סנדומייז', הניס כמה מאות קוזאקים סמוך לאיזיאסלב. בשבועות שלאחר מכן התנהלה סדרת קרבות בווהלין. ב-23 ביוני, לאחר שהביסו כח אויב סמוך למז'יבוז', קיבל פירליי ידיעה על התקרבות צבאו של חמלניצקי עצמו ונסוג למצודת זבראז'. הוא שיגר שליחים לוישניובייצקי ובקשו שיגיע לסייע לו. הוויווד, שהגיע למבצר ב-7 ביולי, נעשה למפקדם בפועל של 9,000 החיילים שהסתגרו בפנים.
ב-10 ביולי הגיעו למקום חמלניצקי והח'אן מקרים בראש צבא של רבבות, ופתחו במצור. הם תקפו את זבראז' מספר פעמים בכוחות גדולים אך נהדפו. המלך ואוסולינסקי החלו לכנס יחידות צבא בלובלין כדי לצאת לעזרתם רק ב-20 ביולי. החיל שנאסף היה שייך כולו לכתר, שכן המגנאטים הפגינו נכונות מועטה לסייע. בעת זו מצב האספקה במצודה היה בכי רע, וחיל-המצב רעב. חמלניצקי וגיראי יצאו לקדם את 25,000 אנשיו של קז'ימייז', וכיתרו אותם בזבורוב ב-15 באוגוסט, כשחצו נהר. בשלב זה, כשתבוסתם נראתה ודאית, הצליח אוסולינסקי ליצור קשר עם הח'אן. הקנצלר והווזיר סאפר עאזי אגא ניהלו משא ומתן חשאי באוהל שניטע בין שני המחנות, והטטרים הסכימו לנטוש את חמלניצקי בתמורה לשוחד של 40,000 טאלר ולתשלום מס שנתי קבוע. הסדר זה שיקף את האינטרסים ארוכי הטווח של קרים; אף כי גיראי שמח להחליש את האיחוד, הוא חשש בה במידה מהתעצמות יתרה של הקוזאקים. ההטמן, שגילה את דבר המגעים, חשש מבידוד ותבע להצטרף למשא-ומתן בעצמו. ב-17 באוגוסט נחתם הסכם זבורוב: למורדים הוענקה אוטונומיה בפלכי קייב, צ'רניהיב ובראצלב והזכות למנות אורתודוקסים בלבד למשרות בממשל. על צבא המלך, יהודים וישועים נאסר להגיע לאזורים אלה. מספר הרשומים הועלה ל-40,000, והוענקה חנינה כללית למורדים. עם זאת, נקבע כי מלבד אותם 40,000, ישובו כל היתר למעמדם החברתי הקודם. ב-20 באוגוסט הוסר המצור מעל זבראז', והחלה תקופת רגיעה נוספת.
סבב הלחימה הנוסף של קיץ 1649 התחולל גם בליטא. ביוני שיגר חמלניצקי לפולסיה כח גדול בפיקוד האטמן מיכאילו קריצ'בסקי, כדי למנוע מרדזיוויל לאיים על קייב. המגנאט הנחיל לקוזאקים תבוסה ניצחת בלואייב ב-31 ביולי.
קרב ברסטצ'קו והסכם בילה צרקווה.
תנאי הסכם זבראז' לא היו מקובלים על רבים מפשוטי העם, שהיו צריכים לשוב להיות צמיתים או להיוותר מחוץ לשטח בשליטת הסיץ'. כמו כן, כשאושרר ההסכם בסיים בנובמבר, בוטלו כמה סעיפים: המטרופוליט מקייב לא התקבל לסנאט, וביטול הכנסייה האוניאטית נדחה מכל וכל. חמלניצקי שמר על הרגיעה, אך התעוררה התמרמרות רבה בקרב תומכיו. ידוע כי דנילו נצ'אי, אחד מבכירי האטמנים, היה ראש המתנגדים להסכם. כמו כן, במרץ 1650 פרץ מרד בתוך שורות הסיץ', שדוכא במהרה; מעט מאוד ידוע עליו, למעט זאת שהונהג בידי קוזאק בשם חודוליה.
בשלב זה החליט ההטמן לתקוף את נסיכות מולדובה, מתוך תקווה שהאיחוד בין שתי הישויות יהפוך למדינת-חסות עות'מאנית בראשותו. כמו כן, רצה לאלץ את הנסיך וסילה לופו להסכים לתת את יד בתו הצעירה לבנו טימיש חמלניצקי; כך תכנן ליצור קשר עם יאנוש רדזיוויל, שהיה נשוי לבכורה, ולזכות בלגיטימציה לשלוט שמוצאו הנחות יחסית שלל ממנו. הוא קיווה להסית את רדזיוויל הקלוויניסטי נגד הכתר. בנצלו את העוינות בין הח'אן ללופו, הוא גייס אותו שוב למטרתו. ב-20 באוגוסט כונס הצבא החדש, וכבר בראשית ספטמבר נפלה יאשי לידי הקוזאקים והטטרים. נסיך מולדובה אולץ לחתום על חוזה אירוסין בין בתו רוקסנה לטימיש.
הטמן הזפורוז'ים המשיך במגעיו עם גורמי חוץ. בין השאר, עלתה האפשרות כי יתמוך בגיירג' ראקוצי השני, נסיך טרנסילבניה, שחמד את כתר פולין. באפריל 1650 שוחררו פוטוצקי וקלינובסקי, שני המצביאים שנפלו בשבי עוד בקרב הנהר הצהוב, וחזרו לתפקידם בראש צבא פולין-ליטא. באוגוסט מת אוסולינסקי, שעוד דגל בפשרנות יחסית. החשש מברית בין ראקוצי לחמלניצקי הניע את הסיים לאשר בסוף 1650 מס מיוחד שנועד לממן מלחמה נוספת באוקראינה. בפברואר 1651 חודשו מעשי האיבה כשקלינובסקי יצא נגד ההטמנות. במרץ, הוא ספג תבוסה ליד ויניצה מידי הקוזאק איוואן בוהון ונאלץ לסגת לקמנץ פודולסקי. במאי, הוא הצליח להבקיע את דרכו לסוקאל, שם הלך והתכנס צבא בפיקוד המלך עצמו. ב-28 ביוני הוביל יאן קז'ימייז' את 80,000 אנשיו, שכללו גם 20,000 שכירי חרב, אל מול צבאם של חמלניצקי והח'אן שמנה כנראה כ-100,000 איש. שדה המערכה היה בסמוך לברסטצ'קו. ביום השלישי ללחימה, הצליחו הפרשים הפולנים להתקרב מאוד לח'אן עצמו, שנמלט מהשדה; חמלניצקי נסוג עמו, ואין זה ברור אם עשה זאת על דעת עצמו או נלקח כבן-ערובה. הוא שב כעבור מספר ימים, אך בשלב זה איבדו מפקדי הקוזאקים שליטה על צבאם, למרות שבחרו את בוהון כהטמן חדש בהיעדרו. הכתר נחל ניצחון מוחץ; רבבות רותנים נהרגו. בינתיים, דחה ראדזוויל בליטא את הצעותיו של חמלניצקי. ב-6 ביולי הוא מיגר את החיל הקוזאקי בפולסיה בקרב נוסף בלואייב, שהיווה את סופה למעשה של ההתקוממות בליטא, והתקדם דרומה. ב-4 באוגוסט כבש ראדזוויל את קייב עצמה. עם זאת, חמלניצקי הצליח להתאושש וגייס צבא חדש. קרב גדול נוסף שהתחולל בבילה צרקווה ב-25 בספטמבר הסתיים ללא הכרעה של ממש. שני הצדדים הותשו; ב-28 בספטמבר 1651 נחתם הסכם נוסף בעיר, שהקטין את מספר הרשומים ל-20,000 והגביל את האוטונומיה שלהם לפלך קייב בלבד. כמו כן, נאסר עליהם לקיים מגעים דיפלומטיים עם ארצות אחרות.
קרב בטוה, מולדובה ומצור ז'בנץ.
גם תנאי אמנת בילה צרקווה לא היו מקובלים על רבים בשני הצדדים. ההסכם אף לא אושרר בסיים מסיבות טכניות; ב-11 במרץ 1652 השתמש האציל ולדיסלובס סיסינקיס בזכותו לקטוע את הדיונים ("ליברום וטו") כשעלתה שאלת מינויו של ההטמן החדש לליטא, במושב בו הייתה האמנה אמורה לעמוד להצבעה. לחמלניצקי לא הייתה מלכתחילה כוונה לקבל אותה, והוא השתמש בשביתת-הנשק כדי לשקם את כוחו. באפריל 1652 ערך פגישה סודית בביתו בצ'יהירין עם ראשי הקוזאקים, בה הוחלט לחדש את הלחימה ואת הברית עם הטטרים. הוא בחר לנסות שוב להשתלט על מולדובה. בסוף מאי יצאו הוא וטימיש בראש כוחותיהם לאלץ את לופו לקיים את הבטחתו לגבי בתו. למרצ'ין קלינובסקי, מפקד צבא הכתר באוקראינה, נודע על תנועותיהם והוא יצא לעצרם. בקרב שנערך בסמוך לגבעת בטוה בפודוליה ב-1 וב-2 ביוני כותר צבאו והובס. קלינובסקי נפל, וחמלניצקי קנה מהטטרים את אלפי השבויים שנתפסו – בין 5,000 ל-8,000, לפי הערכות שונות – והורה לענות אותם למוות. השמדת חיל המלך הותירה את האיחוד ללא כוחות זמינים באוקראינה, וללא יכולת לשלוט בשטחים נרחבים שחזרו למעשה לידי הרותנים.
מבטוה התקדמו הזפורוז'ים והטטרים למולדובה. לאחר מסע מלחמה קצר בו נכבשו והועלו באש סוצ'אבה ויאשי, נכנע לופו. נישואיהם של טימיש ורוקסנה התקיימו ביאשי ב-14 באוגוסט, והנסיך וחמלניצקי כרתו ברית. ב-6 בספטמבר שבו ההטמן, בנו וכלתו לארצם. בוורשה נבחר בינתיים הטמן חדש להחליף את קלינובסקי, סטפן צ'רנייצקי, אחד מניצולי בטוה. בראשית 1653 הוא יצא בראש צבא וכבש חלק גדול מפלך ברצלב. ב-21 במרץ נעצר צ'רנייצקי והובס בידי בוהון בעיר מונסטריצ'ה. באותו הזמן פלשו צבאותיהם של ראקוצי ומאתיי בסאראב, נסיך ולאכיה, למולדובה כדי לסייע לשר גאורגה שטפאן שמרד בנסיכו. ב-4 באפריל נמלט לופו מיאשי וקרא לעזרתו של חמלניצקי. טימיש חצה את הדניסטר ב-28 באפריל עם 13,000 קוזאקים ו-2,000 טטרים. הוא הביס את שטפאן ב-1 במאי סמוך ליאשי והשיב את לופו לכס. הלה שכנע אותו לכבוש את ולאכיה. הצבא המאוחד שלהם נחל סדרת ניצחונות אך נמחה כליל בקרב פינטה, והם נמלטו למולדובה. חמלניצקי האב שלח לעזרתם תגבורות מאוקראינה. הם הובסו שוב ושטפאן חזר לשלוט בנסיכות ב-16 ביולי. חמלניצקי הבן נמלט למצודת סוקאצ'בה, עליה הוטל מצור. הוא מת בלחימה ב-15 בספטמבר 1653.