За месяц Б. Хмельницкий сплотил вокруг себя запорожских казаков: 25 января 1648 года началось восстание под его руководством. Большая часть реестровых казаков Сечи перешла на сторону Хмельницкого. Польский гарнизон был выбит с острова Хортица. Тогда же Богдан Хмельницкий был избран гетманом Войска Запорожского.
Тотчас же начались переговоры запорожцев с крымскими татарами о союзе против поляков. Задумывая масштабную войну против Речи Посполитой, необходимо было обезопасить тыл. В противном случае поляки, заплатив хану необходимую сумму, ударили бы казакам в спину.
По договоренности, татарам в ходе войны доставалась добыча (в том числе и пленные, за которых можно было получить выкуп), а казакам — освобожденная территория. Хан Ислам-Гирей, с недоверием относившийся к планам Богдана, поначалу дал ему в помощь лишь несколько слабо вооруженных отрядов. Более существенная помощь из Крыма пришла уже после первых побед запорожцев.
Поляки, не придавшие особого значения уходу Б. Хмельницкого на Сечь, серьезно обеспокоились, узнав о соглашении казаков с татарами. Коронный гетман Потоцкий отправил на Сечь послов во главе с полковником Кричевским, обещая предоставить казакам ряд прав и свобод, а Хмельницкому — возвратить Суботов. Но теперь остановить ход событий было уже невозможно. Ничего не добившись переговорами, Потоцкий стал собирать силы для подавления восстания в самом его начале.
Известие о том, что Потоцкий концентрирует войска, ускорило выступление запорожцев. В апреле 1648 года Хмельницкий устремился к Чигирину. У Каменного Затона он привлек на свою сторону высланных против него реестровых казаков и в конце апреля окружил и атаковал вторую часть высланных против него сил при Желтых Водах. В ходе боев под Желтыми Водами 5–6 мая польские войска потерпели поражение. Захваченных в плен поляков с их командиром Шемберком восставшие передали татарам.
Узнав о разгроме под Желтыми Водами, спешивший на помощь Шемберку Потоцкий повернул от Чигирина назад. Однако Хмельницкий, без труда овладев родным городом, вскоре настиг его у Корсуня. Потоцкий решил без боя незаметно отойти к Богуславу, но Хмельницкий, разгадав его планы, поставил на пути поляков засаду. Утром войска Потоцкого, растянувшиеся в окруженной лесом балке в урочище Ореховая Дубрава, были атакованы и разбиты. В плен попали гетманы Потоцкий и Калиновский. Развивая наступление, запорожцы в ближайшие дни овладели хорошо укрепленной Белой Церковью, отрезав от Польши все Среднее Поднепровье с Левобережьем — владениями ярого католика и непримиримого врага казаков князя Иеремии Вишневецкого, предок которого, легендарный Байда, по иронии судьбы был основателем первой Запорожской Сечи.
По всей Украине разгоралось пламя казацко-крестьянских восстаний. Поляки массово бежали к укрепленным замкам Волыни и Подолии. Православный воевода Киевский Адам Кисель, не надеясь удержаться в городе, покинул свой замок и отступил с гарнизоном на запад. Иеремия Вишневецкий со своими силами направился на Волынь в обход Киева, через Чернигов и Гомель.
Слава о Хмельницком как народном освободителе разлетелась по всем уголкам Украины, и к нему потянулись многочисленные отряды крестьян и мещан, плохо вооруженные и не имевшие боевого опыта, но готовые продолжать борьбу за свободу. Во всем этом хаосе нужно было срочно разобраться, назначить командиров, обеспечить новоприбывших оружием и амуницией. Быстро менялись и задачи борьбы. Восстание запорожцев, преследовавших свои сословные интересы и ратующих за искоренение унии, теперь превращалось в общенародную освободительную войну. Повсеместно вводилось народное самоуправление, ликвидировалось помещичье землевладение, отменялась крепостная зависимость. Первоначальные требования о расширении казачьего реестра теряли свою актуальность. Казаками провозглашали себя десятки тысяч людей. Из Приднепровья восстание ширилось на запад. На Подолии успешно действовали отряды полковника Ивана Богуна. 16–18 июля полковник Максим Кривонос разбил собравшего для военного реванша остатки польских сил в Украине князя И. Вишневецкого на Волыни под Староконстантиновом. К середине лета 1648 года Украина от рубежей татарских и московских владений до Подолии и Волыни превратилась в готовую продолжать борьбу казацкую республику.
В ходе ожесточенной борьбы не обходилось без кровавых эксцессов и гибели тысяч невинных людей. Восставшие казаки и крестьяне избивали польских помещиков и военных, управляющих поместьями, арендаторов и мелких торговцев-перекупщиков. В свою очередь, отряды шляхты сжигали украинские села и хутора, истязали казаков и крестьян. Зверства чинились с обеих сторон. Но в отличие от И. Вишневецкого, призывавшего к массовым пыткам и казням для народа, Б. Хмельницкий никогда не отдавал приказов о расправах над мирным населением.
Разгром польских войск в мае — июне 1648 года не означал окончания войны. Запорожский гетман, превратив Чигирин в столицу казацкого государства, готовился к продолжению военных действий. Были доукомплектованы и реорганизованы шесть старых реестровых полков — Чигиринский, Черкасский, Корсунский, Каневский, Белоцерковский и Переяславский, каждый из которых теперь насчитывал до 4 тысяч бойцов. По их образцу на Левобережье и Правобережье формировались полки Прилуцкий, Миргородский, Нежинский, Полтавский, Черниговский, Киевский, Уманский, Винницкий и другие.
В Польше спешно формировали новую армию. Возглавили ее Заславский, Остророг и Конецпольский, которых украинский гетман, хорошо зная каждого, метко охарактеризовал «перина, латина, дитина», имея ввиду изнеженность первого, книжность второго и отсутствие жизненного опыта у третьего. К ним присоединились разбитые М. Кривоносом войска И. Вишневецкого.
Не желая допустить противника на освобожденные территории Украины, Б. Хмельницкий с основным войском в августе 1648 года двинулся навстречу полякам, соединившись на Подолии с повстанцами Максима Кривоноса. Навстречу им из Львова выступила польская армия. 6 сентября поляки подступили к Староконстантинову, где их встретила огнем казацкая застава. Однако ночью казаки неожиданно для врага ушли из города. Поляки восприняли это как свидетельство паники, но это был обманный маневр. Польские войска, потеряв должную бдительность, глубоко вклинились в заранее подготовленные Хмельницким позиции под Пилявцами. Силы поляков состояли из 32 тысяч шляхтичей, 8 тысяч немецких наемников и нескольких десятков тысяч приведенных шляхтой слуг-ополченцев. Им противостояло 80-тысячное казацко-крестьянское войско, в котором боевой опыт имела едва ли треть, а также татарский отряд из 800 человек.
После занятия Староконстантинова среди польских командиров начались споры по поводу дальнейших действий. Заславский медлил, тогда как молодые офицеры требовали решительного наступления. Бой начался 11 сентября не согласованной с высшим командованием попыткой воеводы Тышкевича захватить плотину через речку Икву. Вскоре бои завязались на широком пространстве. С польской стороны наступление велось беспорядочно, а украинским полкам, удерживая основные позиции, удалось измотать противника в двухдневных боях и 13 сентября, дождавшись подхода 4-тысячной татарской орды, успешно контратаковать его. Начавшееся стихийное отступление поляков в ночь на 14 сентября переросло в паническое бегство.
После битвы под Пилявцами от блестящего шляхетского войска ничего не осталось. Дорога на запад была открыта. Подолия была полностью освобождена и пламя народного восстания перекинулось на Волынь и в Галицию. Чтобы не тратить время на захват замков, Хмельницкий оставлял вокруг них осадные отряды, состоявшие из мало маневренных крестьянских ополчений, а сам с основной массой казаков двигался на запад. 26 сентября его армия осадила хорошо укрепленный Львов. Поляки надеялись продержаться в городе до зимы, однако 5 октября М. Кривоносу удалось овладеть твердыней города — Высоким Замком. После этого горожане пошли на переговоры и Хмельницкий, не желая терять драгоценное время и отдавать город своей юности (здесь он учился в коллегиуме) на разграбление, ограничился получением большого выкупа.