Gustave-Adolphe se tourne alors vers la Pologne de Sigismond, qui n'a pas abdiqué ses prétentions au trône de Suède. Il envahit la Livonie et s'empare de la ville de Riga en 1621, puis s'enfonce en Prusse-Orientale. Malgré le soutien des Habsbourg, Sigismond doit céder la Livonie à la Suède au traité d'Altmark en 1629. Gustave-Adolphe, fervent luthérien, peut dès lors se tourner vers la guerre de Trente Ans, qui oppose depuis 1618 l'empereur Ferdinand II et la Ligue catholique aux princes protestants du Saint-Empire. Le roi de Suède débarque en Poméranie en juin 1630 et remporte une victoire éclatante sur les Impériaux de Tilly à Breitenfeld en septembre 1631. L'armée suédoise s'enfonce en Allemagne et pénètre en Bavière au printemps 1632, mais elle ne poursuit pas sa marche vers Vienne, car Wallenstein la contraint à remonter vers le Nord. À la bataille de Lützen, le 5 novembre, les Suédois remportent la victoire, mais leur roi laisse la vie sur le champ de bataille.