Az államcsíny gyakorlatilag véget vetett a Lengyelország és Litvánia közötti perszonáluniónak, de csak egy időre. 1444. november 10-én III. Ulászló – aki időközben I. Ulászló néven magyar király is lett – elesett a törökök elleni várnai csatában, az új királyt választó lengyeleknek Kázméron kívül nem volt jelöltjük. Tapasztalatlansága ellenére a fiatalember pontosan tudta, mit kellett tennie hatalma megszilárdításához: elérte, hogy Litvániában megmaradjon az uralkodóház örökletes hatalma, hogy a két országot csak az uralkodó személye kösse össze, és amikor végül 1447. június 25-én lengyel királlyá koronázták, azt is elfogadtatta, hogy a székhelye Litvániában legyen, és a tanácsadóit maga választhassa meg. Tettei arra utalnak, hogy sokkal inkább a Jagelló-ház fejének tekintette magát, mint Lengyelország választott királyának. Minden olyan esetben, amikor a dinasztia érdekei ütköztek az államéival, az előbbi javára döntött. Politikája nagyrészt családi politika volt. 1454-ben feleségül vette Albert magyar király leányát, Erzsébetet, akinek később nagy szerepe volt az államkormányzásban. Ebben az motiválta, hogy Erzsébet édesapja révén jogot formálhatott Csehország és Magyarország trónjára. A házasság mindazonáltal boldognak bizonyult: 1456 és 1483 között 6 fiuk és 7 leányuk született – Erzsébetet a „Jagellók anyjának” nevezték. Kázmér idővel mindent megtett, hogy gyermekeit előnyösen házasítsa ki. Legidősebb fia, Ulászló 1471-ben Csehország, majd 1490-ben Magyarország királya is lett; három másik fia őt követte Lengyelország és Litvánia trónján, egy másik érsek, majd bíboros lett. (Az 1948-ban szentté avatott Kázmér fia 1471 és 1478 között eredménytelenül igyekezett megszerezni Hunyadi Mátyás magyar király trónját.) Halálakor európai tekintélyű uralkodóházat hagyott hátra.