בחודש מרץ יצא לבחצ'יסראי, אל חצרו של הח'אן מקרים אסלאם השלישי גיראי. אף על פי שהעות'מאנים אסרו עליו לפשוט מעבר לגבול כדי לא לגרור עוד מדינות למלחמתם בוונציאנים, קיבל הלה את הצעת חמלניצקי לברית צבאית: הוא היה נתון בלחץ כבד מהנסיכים לאפשר להם לערוך מסעות ביזה, ובקושטא שררה אי-ודאות עקב טירופו המתגבר של איברהים הראשון. הרותני נאלץ להסכים לשרוף את 3,000 הסירות בהן השתמשו הקוזאקים כדי לפשוט על חופי הים השחור, והותיר בקרים את בנו טימיש חמלניצקי כבן ערובה. בתמורה הובטחה לטטרים הזכות ליטול שלל ככל שיחפצו. הח'אן העמיד לרשות הקוזאק 4,000 פרשים בפיקודו של טוגאי ביי. לבסוף, לא התנגד השער הנשגב לברית: השולטן-הילד החדש מהמט הרביעי (דהיינו, הווזיר הגדול והוולידה שולטן) אשרר אותה באוגוסט, מיד לאחר עלותו לשלטון. ב-18 באפריל שב חמלניצקי לסיץ', שם כונסה אספת נכבדים שבחרה בו להֶטְמׇאן, או מצביא עליון, של הזפורוז'ים. בשלב זה התפשטו הידיעות לגבי היקף ההתקוממות, וצבא האיחוד יצא כדי לדכא אותה.
המרד.
ניצחונות הקוזאקים.
בשלהי אפריל חצה חמלניצקי את הדנייפר בראש כוח מעורב, שכלל כ-8000 קוזאקים וטאטארים, והחל להתקדם עם צבאו צפונה בגדה המערבית של הנהר. ב-29 בחודש הוא נתקל בכוח חלוץ פולני קטן, שכלל כ-3,000 חיילים, בפיקוד סטפן פוטוצקי, בנו של הטמאן הכתר, שנשלח לדכא את המרד. הכוח הפולני נסוג לגדה הצפונית של נחל "המים הצהובים" (Zhovti Vodi) והקים שם מחנה מבוצר. תגבורת של כמה אלפי קוזאקים רשומים, שנשלחה לעזרתו של פוטוצקי, ערקה לצידו של חמלניצקי והעצימה את צבאו. רוב הקוזאקים הרשומים במחנהו של פוטוצקי ערקו אף הם. למרות זאת הצליח כוחו של פוטוצקי, שכלל עתה כאלף לוחמים בלבד, להדוף שורת התקפות של חמלניצקי במשך כשבועיים. בליל 15/16 במאי ניסה פוטוצקי לסגת בחסות החשיכה, אך צבאו הותקף במהלך נסיגתו והושמד.
בלילה שבין ה-19 ל-20 בחודש מת המלך ולדיסלב, והאיחוד הפולני-ליטאי שותק בשל הצורך לבחור יורש. חמלניצקי המשיך בינתיים בהתקדמותו צפונה, וב-25 במאי הפתיע צבאו את צבאם של הֶטְמׇני הכתר מיקולאי פוטוצקי ומרצ'ין קלינובסקי, שכלל כ-5000 חיילים, ותקף את המחנה המבוצר שלהם לא הרחק מהעיר קורסון. צבאו של חמלניצקי, שקיבל תגבורות חזקות וכלל עתה למעלה מ-15 אלף לוחמים, נהנה מעדיפות מספרית גדולה על הכוח הפולני. ב-26 בחודש ניסו ההטמנים לסגת צפונה, אך חמלניצקי שלח כוח שאיגף את צבאם וחסם את דרך נסיגתם. הצבא הפולני הותקף מכל העברים ונמחה כמעט כליל ושני ההטמנים נפלו בשבי המורדים.
הידיעות על ניצחונותיו של חמלניצקי התפשטו בארץ והציתו התקוממות נרחבת בתוך ימים. בגדה השמאלית (המזרחית) של הדנייפר, מצפון לשטחי הסיץ' – אזור שבו רוב האצולה הזוטרה והכמורה נותרו אורתודוקסיות וסבלו מרדיפות המגנאטים – התמרדו כל שכבות האוכלוסייה נגד בעלי האחוזות. הנסיך ירמי וישניובייצקי נאלץ לפנות את נחלותיו הנרחבות בגדה המזרחית ולסגת מלובני עם צבאו הפרטי, תוך שהוא לוקח עמו את היהודים שהשתייכו לו. הגדה השמאלית נפלה לידי המורדים כמעט ללא מאבק, וכל השטח ממזרח לדנייפר היה עתה בפועל מחוץ לשליטת האיחוד. הם טבחו בקתולים, באוניאטים וביהודים שנפלו לידיהם, תוך שהם הורגים אלפים אם לא רבבות. בגדה הימנית, שם הייתה נוכחות הכתר מבוססת בהרבה, התעורר מרד צמיתים אלים והרסני (חְלוֹפְּסְקַאיָה זְלוֹבַּה, "זעם הצמיתים") שהופנה אל כל מי שישב מחוץ לערים המבוצרות. הוא החל בפלך קייב, אך התפשט בהדרגה לווהלין, פודוליה ולרייסין האדומה, שחפפה בערך לגליציה המזרחית. עשרות אלפי מתנדבים משני עברי הנהר נהרו למחנהו של ההטמן; מיליציות וכנופיות חמושות קמו בכל אוקראינה. גונאר היינזוהן העריך כי כלל קורבנות ההתקוממות בשלב הפתיחה ההרסני שלה מנו בין 34,000 ל-42,500 איש. רוברט ניסבת ביין סיכם את דיווחי בני הזמן:
ב-1 ביוני, הגיע חמלניצקי עם צבאו לבילה צרקווה ונעצר שם. היה עליו לארגן ולבסס את צבאו, שתפח ללא היכר בגלל זרם המתנדבים. כמו כן, הטטרים עזבו זמן קצר לאחר קורסון כדי למכור את אלפי העבדים שלכדו. פאול רוברט מגושי העריך שחמלניצקי חשש מההתפרצות החברתית ומכך שהאיכרים יפנו בסופו של דבר גם נגד בעלי האדמות הרותניים: בבסיסו הוא שאף להשבת זכויות הקוזאקים ולפשרה עם האיחוד, בעוד שהמוני העם והזפורוז'ים מהערבות רצו להיפטר מהפולנים אחת ולתמיד. ההטמן שיגר איגרת לוורשה, בה דרש להעלות את מספר הרשומים ל-12,000, לקבל תשלום עבור השירותים הצבאיים שסיפקו בחמש השנים קודם לכן ולהבטיח יחס הוגן לאורתודוקסים. הסיים הכריז מיד כי ההצעות יישקלו על ידי המלך הבא לכשייבחר. בשלב זה, כתב מגושי, ייתכן שחמלניצקי תכנן להפסיק את הלחימה. הוא אף פרש לביתו בצ'יהירין, שם תועד על ידי מבקר, הכומר פטרוניוס, ב-27 ביוני.
בקרב השלאכטה היו הדעות חלוקות. הקנצלר המלכותי , תומכו הוותיק של ולדיסלב, עוד שאף להשתמש בסיץ' כדי לחזק את הכתר; רבים מהאצילים חששו ממנו. הסנטור האורתודוקסי האחרון, , רצה בשלום גם הוא. שניהם הנהיגו את הסיעה המתונה. הסיעה הנצית – שכללה את מתנגדיו של אוסולינסקי והובלה בידי סגן-הקנצלר , וישניובייצקי וקונייצפולסקי – שאפה לדכא את המרד בטרם ייבחר מלך חדש. הסיים עסק בינתיים בגיוס צבא.
התחדשות הלחימה והתפשטותה לליטא.
למרות שחמלניצקי הפסיק להתקדם מערבה, מספר אטמנים, שהבולט ביניהם היה מקסים קריבונוס, פנו עם אנשיהם לתמוך ברותנים המתקוממים. ב-10 ביוני (31 במאי לפי הלוח היוליאני שהיה נהוג שם אז) כבש קריבונוס את העיר נמירוב וב-24 בו, אחרי מצור בן ארבעה ימים, את טולצ'ין. בו בזמן אסף וישניובייצקי חיילים נוספים מהמגנאטים המקומיים ויצא למסע מלחמה על דעת עצמו; הוא נחל מספר הצלחות אך נאלץ לסגת עד פאתי ווהלין תוך זמן קצר. ב-10 ביולי הגיע קריבונוס לפולונאה שבווהלין, המצודה הגדולה ביותר באוקראינה, וזו נפלה לידיו כבר למחרת, כשהרותנים בתוך החומות קמו על המגינים. בשלוש הערים נטבחו אלפי קתולים, אוניאטים ויהודים. וישניובייצקי, מצדו, טבח בכפריים הרותניים. כמו כן, הטטרים שבו לזירה בראשית יולי עם חיל גדול של 11,000 פרשים, מעודדים מהצלחת מסע הביזה הקודם. התפתחויות אלה סיימו את הרגיעה היחסית. הן חמלניצקי והן הסיים נגררו לסיבוב לחימה נוסף. בסוף החודש הוא כבר יצא לעזרת קריבונוס כשהלה כמעט הובס על ידי וישניובייצקי בקרב הגדול ביותר במסע המלחמה שלו, סמוך לעיר סטרוקונסטנטינוב. השלאכטה נסוגו לבסוף ב-28 ביולי, בטרם הגיע ההטמן. ב-30 ביולי שיגר חמלניצקי איגרת למגנאט דומיניק זסלבסקי, המפקד העליון של כוחות האיחוד, בה האשים את וישניובייצקי בהפרת השלום.
בו בזמן גלשה ההתקוממות של הרותנים האורתודוקסים אל תוך גבולות הדוכסות הגדולה של ליטא, לדרומה של בלארוס המודרנית. באמצע יוני, חצה חיל קוזאקים בראשות פטרו הולובצקי את ביצות פולסיה ופשט על האחוזות המקומיות, תוך שהוא זוכה לסיוע מהמקומיים. אטמנים נוספים הצטרפו למערכה באזור. לקראת סוף החודש נפלה העיר סטארודוב, וימים אחדים אחריה גם הומל. המורדים התקדמו עד פינסק, שנכבשה ב-25 באוקטובר. בשלב זה התהפכה המגמה. הנסיך יאנוש רדזיוויל, בעל הקרקעות הגדול באזור, הטיל מצור על פינסק ולכדה לבסוף ב-9 בנובמבר. במהלך החודשים הבאים הוא הדף אותם עד לאזור סטארודוב. הלחימה בזירה משנית זו נמשכה עד לסיום המשא-ומתן בין הסיים לחמלניצקי וההודעה הרשמית על שביתת נשק בשלהי פברואר 1649. מעשי האיבה התחדשו בשנים לאחר מכן.
פילאבצי ושביתת הנשק.
בספטמבר הטיל האיחוד למערכה צבא בן 30,000 איש, מתוכם 8,000 שכירי-חרב גרמניים, בפיקודם של זסלבסקי, קונייצפולסקי ומיקולאי אוסטרורוג. חמלניצקי, שאסף את מלוא כוחותיו, בז לשלושת האצילים חסרי-הניסיון שעמדו מולו. המחנה הפולני התקדם באיטיות בגלל הכבודה הרבה שנשאו עמם השלאכטה. ב-23 בספטמבר התנגשו שני הצבאות בסמוך לכפר פילאבצי. לאחר שהסתערותם הראשונית נענתה במתקפת-נגד, שלושת המגנאטים החליטו להסיג את כוחם לעמדות טובות יותר. בערב, נפוצה שמועה שהם נמלטו, ותוהו-ובוהו השתרר במחנה. מעבר לנהר הסמוך, כח קוזאקים ביים נסיגה; האצילים פתחו במרדף לא מסודר. תוך שחצו את האפיק, הכה חמלניצקי באגפם. צבא האיחוד התמוטט, תוך שהוא סופג את התבוסה הכבדה ביותר שנחל במהלך המרד. הנסוגים, שקריבונוס זינב בהם בדרכם ללבוב, הפקירו שלל בשווי עשרה מיליון זהובים, מאות קרונות מסע ומאה תותחים. פולין כולה נותרה ללא הגנה. כוחותיו של חמלניצקי הגיעו ללבוב ב-6 באוקטובר והחל במצור עליה. אף על פי שקריבונוס הצליח לכבוש את מצודת העיר, הסכים חמלניצקי להסיר את הכיתור ב-26 בחודש, לאחר ששולם לו כופר עצום של 100,000 דוקט. הוא פנה אל העיר זמושץ', והחל לצור עליה ב-6 בנובמבר.
התוצאה המיידית של האסון בפילאבצי הייתה חיזוק במעמדה של הסיעה המתונה בסיים בראשות אוסולינסקי וקיסיל. עם הגעת הידיעה על מותו של , נסיך טרנסילבניה ומועמדם המועדף של רבים מהשלאכטה, לא נותר מתחרה רציני מול יאן קז'ימייז' שנתמך בידי הקנצלר ונבחר ב-20 בנובמבר. הלה שיגר מיד איגרת אל חמלניצקי והבטיח לו כי כל זכויות הקוזאקים יושבו להם אם יפסיקו את המערכה. בשלב זה, אף כי לא עמד כל צבא ממשי בינו לבין לוורשה, חשש ההטמן מניהול סדרה ממושכת של מצורים בחורף הקר, באזור שאוכלוסייתו הייתה פולנית וקתולית. כמו כן, קווי האספקה שלו התארכו ובמחנהו החלו להתפשט מחלות. חמלניצקי קיבל את הצעתו של המלך לשביתת-נשק, והסיר את המצור מזמושץ' ב-24 בנובמבר. הוא פנה חזרה לאוקראינה, ונכנס לקייב בתהלוכת ניצחון ב-2 בינואר 1649.