Roku 1385 bylo smlouvou v Krevě dohodnuto spojení polského království s litevským velkoknížectvím (tzv. Krewská unie). Na polský trůn usedli litevští velkovévodové z rodu Jagellonců. Toto soustátí existovalo ve formě volné polsko-litevské personální unie až do roku 1569, kdy byla Litva s polským královstvím spojena těsněji (tzv. Lublinská unie). Stát spojením obou národů posílil. Roku 1410 polsko-litevské vojsko definitivně rozdrtilo německé rytíře v bitvě u Grunwaldu. Jagellonci navíc získali roku 1471 českou korunu a posléze i uherskou. K velkému rozkvětu polsko-litevského dvojstátí došlo v 16. století. Na jeho konci, roku 1596, bylo hlavní město přesunuto do Varšavy a tamní královský palác se stal první velkolepou renesanční stavbou v Polsku. Rozvoj byl provázen oslabováním moci panovníka a růstem vlivu početné šlechty. Již roku 1505 zákon zvaný "Nihil novi" přenesl většinu pravomocí z panovníka na Sejm. V důsledku toho začal být tento stát nazýván "Rzecz Pospolita Obojga Narodów" (věc veřejná obou národů, překlad latinského "res publica"). Sejm navíc vydal zákon o náboženské toleranci (Varšavská konfederace), takže se Polsku v 16. století vyhnuli boje mezi protestanty a katolíky. Blahobyt se projevil i rozvojem věd – jejich symbolem je zvláště Mikuláš Koperník, průkopník heliocentrismu z Toruně. Sílu polsko-litevské unie manifestovalo dobytí Moskvy roku 1610, při němž se vyznamenal polský vojevůdce Stanisław Żółkiewski. Nechybělo tehdy mnoho, aby polský král uzmul i carskou korunu. Po definitivním vítězství v rusko-polské válce roku 1618 dosáhl polský stát vrcholu své územní expanze (asi milion kilometrů čtverečních).