В мае 1648 года, с началом восстания Богдана Хмельницкого его авангард во главе с сыном Стефаном был разбит под Желтыми Водами, а он сам под Корсунем попал в татарский плен, где провёл два года. В апреле 1650 года за огромный выкуп был освобождён из плена и вернулся на родину. В июне 1651 года участвовал в битве под Берестечком, командуя частью польской армии. После отъезда короля Яна Казимира великий гетман коронный Николай Потоцкий принял на себя командование армией. Во главе польских войск двинулся на Киевщину, где соединился с литовской армией Януша Радзивилла и продолжил военные действия против казаков и татар. После битвы под Белой Церковью в сентябре 1651 года от имени польского правительства заключил с украинским гетманом Богданом Хмельницким так называемый Белоцерковский мирный договор. В ноябре 1651 года великий гетман коронный Николай Потоцкий скончался в Хмельнике.