8 января 1654 года состоялась Переяславская Рада. Открывший ее Б. Хмельницкий в своей речи обосновал целесообразность объединения Украины с единоверным Московским государством, которое бы гарантировало окончательное освобождение от власти поляков и защиту от татарско-турецкой угрозы. Обрисовав положение, в котором находился украинский народ под жесточайшим гнетом польской шляхты, ее преследования и издевательства над православным людом, Богдан Хмельницкий так закончил свое обращение: «Той великий государь царь християнский, зжалившися над нестерпимым озлоблением православие церкви в нашей Малой России, шестьдетных наших молений безпрестанных не презривши, теперь, милостивое свое царское сердце к нам склонивши, своих великих ближних людей к нам с царскою милостию своею прислати изволил, которого естьли со усердием возлюбим, кроме его царския руки, благотишнейшего пристанища не обрящем. А будет кто с нами не согласует теперь, куды хочет вольная дорога».
В ответ на речь гетмана присутствующие единодушно заявили: «Волим под царя восточного, православного». Затем последовали вопросы старшины: «Все ли тако изволяйте?» И на этот раз был дан утвердительный ответ. Богдан Хмельницкий сказал: «Хай буде так». «Чтоб есми во веки вси едино были», — такова была воля собравшихся. После этого В. Бутурлин передал Б. Хмельницкому грамоту царя Алексея Михайловича о приеме казаков под царское покровительство, которая и была оглашена.
Первые недоразумения не заставили себя долго ждать. Украинская сторона, присягая на верность царю, рассчитывала, что московские послы от лица своего самодержца также принесут клятву на верность союзу. Но Бутурлин заявил, что подобных клятв царь никогда никому не давал и он как посол не уполномочен этого делать. Это вызвало смущение у Б. Хмельницкого и его окружения — ведь польские послы, да и сами короли Речи Посполитой, клятвы на верность договорам приносили. Однако в создавшейся ситуации отступать было некуда, и договаривающиеся стороны порешили на том, что более конкретно их права и обязанности будут определены в ходе дальнейших переговоров.
По Переяславскому соглашению Украина сохраняла свою территориально-административную автономию и казацко-гетманское самоуправление с традиционными правами всех ее сословий. Казацкий реестр определялся в 60 тысяч. Крестьяне, ранее подвластные польской шляхте, получали личную свободу и землю. За городами признавались все прежние права. Православная церковь получала господствующее положение. В случае войны украинские казаки должны были выступать на помощь царю, царь же обещал защищать Украину от внешних врагов. Под этим предлогом в ряд городов, в том числе и в Киев, предполагалось введение московских гарнизонов. Гетманское правительство сохраняло за собой право ведения внешних сношений, но в случае переговоров и соглашений с польской и турецко-татарской сторонами должно было действовать с ведома и согласия царских представителей.
В этот период заметно укрепились отношения Украины и России, в частности, шел интенсивный обмен посольствами, координировались внешнеполитические акции. В ближайшее время планировалось совместное широкомасштабное наступление вглубь польско-литовского государства. Московская армия начинала наступление на Смоленск, с дальнейшим движением через Полоцк к Вильно, а казацкие полки во главе с Б. Хмельницким разворачивали наступление в сторону Галиции и Волыни. Ввиду такого поворота событий поляки, задобрив хана щедрыми дарами, вступили в союз с Крымом. Положение Речи Посполитой стало совсем критическим, когда прибывшее к Б. Хмельницкому в Чигирин шведское посольство заключило с гетманом давно обсуждавшийся союз против Польши. К антипольскому союзу присоединился и трансильванский князь Ю. Ракоци.
Поднятое в начале 1648 года восстание, шесть лет спустя приняло характер войны, в которую оказались вовлечены все крупнейшие государства Восточной, Центральной и Северной Европы. Осенью 1654 года царские войска взяли Смоленск. Подолия была разорена польско-татарскими войсками, но весной 1655 года казакам Ивана Богуна вновь удалось освободить ее. Летом того же года запорожские и донские казаки опустошили Крым, а объединенные московско-казацкие войска захватили всю территорию Великого княжества Литовского, взяв Вильно, Ковно и Гродно.