От Замостья Хмельницкий направился в Киев, где 23 декабря 1648 года был триумфально встречен народом и духовенством во главе с митрополитом С. Косовым и находившимся тогда в городе патриархом Иерусалимским Паисием. В феврале 1649 года в Переяславе начались переговоры о всеобъемлющем мирном договоре. Власти Речи Посполитой, которую на переговорах представлял православный А. Кисель, путем уступок казачеству (увеличение реестра, льготы и привилегии) и лично Б. Хмельницкому (утверждение его гетманом) всячески стремились расколоть украинское казачество и крестьянство. Б. Хмельницкий и его полковники и старшины выставляли общенациональные требования: ликвидацию шляхетского землевладения, освобождение крестьянства, отмену унии и уравнивание в правах православных и католиков в пределах всего польско-литовского государства, введение казацкого самоуправления.
О выходе Украины из состава Речи Посполитой речь тогда не шла, хотя поляки соглашались на распространение власти казацкой администрации почти на всю территорию Украины. Но Б. Хмельницкий требовал достойного представительства Украины в сенате и других общегосударственных органах власти. Обеим сторонам было ясно, что исходя из столь разных установок договориться не удастся. Поляки, понемногу собираясь с силами, развернули боевые действия на Волыни и Подолии. В ответ на это в апреле 1649 года гетман разослал в полковые города приказ о подготовке к новому походу. В мае, когда польские войска уже были на марше, а к Киеву с севера подступали силы литовского гетмана Я. Радзивилла, Б. Хмельницкий утвердил свою ставку в Белой Церкви. Посланные им полки остановили наступление литовской армии у реки Припять, предотвратив опасность для Киева. Тогда же Хмельницкий отправил посольство в Москву с предложением начать совместную войну против Речи Посполитой. Царское правительство не решилось пойти на этот шаг, заняв выжидательную позицию. Вместе с тем оно не возражало против закупки украинскими казаками на территории Московского государства оружия и боеприпасов.
В начале лета 1649 года гетман направил свои главные силы на запад и в конце июня осадил выстроенный по последнему слову техники того времени Збараж, где были сосредоточены силы противника под командованием И. Вишневецкого. Туда же подступили союзные войска крымских татар во главе с ханом Ислам-Гиреем. На быстрое овладение этой твердыней надежды не было и гетман сделал все необходимое для ее продолжительной осады. В тяжелых боях обе стороны несли серьезные потери. 27 июля казаки пошли на генеральный приступ, но овладеть смогли только первой линией укреплений противника.
Между тем со стороны Люблина подходили главные польские силы под командованием Яна II Казимира, назначившего за голову Б. Хмельницкого награду в 10 тысяч злотых. Гетман предпринял обманный маневр. Оставим вокруг крепости пятитысячный осадный корпус, он с основными силами незаметно выступил навстречу королевскому войску. Лично проведя разведку и удостоверившись, что польские силы растянулись на марше по направлению к Зборову и начали переправляться через речку Стрипу, Хмельницкий 5 августа силами казацкой и татарской конницы атаковал их с флангов и тыла. Потерявшее управление польское войско к вечеру сумело организовать оборону в наскоро сооруженном лагере у Зборова. Ночные атаки лагеря казацкой пехотой были отбиты, но самим городком удалось овладеть. К утру королевские войска были полностью окружены. Б. Хмельницкий приказал обстреливать лагерь из пушек, выдвинутых на валы Зборова. Польская армия оказалась в критическом положении и Ян Казимир был вынужден пойти на переговоры. Предлагая большую компенсацию и одновременно задабривая подарками хана, он добился раскола в лагере союзников. Ислам-Гирей был рад получить добычу без особых потерь, к тому же дальнейшее усиление казацкой Украины не могло не беспокоить его. А вот Б. Хмельницкому была нужна окончательная победа. Во время затянувшихся переговоров хан заявил, что берет на себя посреднические функции, фактически изменив своим союзническим обязательствам.
По условиям заключенного 8 августа 1649 года под Зборовом мира, поляки признавали существование в составе Речи Посполитой автономного украинско-казацкого государства в пределах Черниговского, Киевского и Брацлавского воеводств (всей Приднепровской Украины, Подесенья и Подолии), где запрещалось пребывание польских войск и иезуитов. Военноадминистративные должности здесь могли занимать только православные. Казацкий реестр доводился до 40 тысяч, а польским войскам запрещалось пересекать украинскую границу. Вопрос о ликвидации Брестской унии, чего казаки постоянно добивались, передавался на рассмотрение сейма. Вместе с тем, шляхте возвращались ее земли, при условии неприкосновенности крестьян, выступавших против хозяев.