Казаки мужественно отражали удары врага, однако длительное сопротивление было невозможно. Рассчитывать на то, что удастся прорвать кольцо окружения, также было нельзя: слишком велик был перевес сил на стороне польской шляхты. Однако смелый и инициативный полковник Богун, принявший командование украинским войском в связи с отсутствием Хмельницкого, решил не сдаваться и предложил построить переправу через болото. Чтобы создать такую переправу, пришлось побросать в болото телеги, седла, тулупы и различное другое имущество. К концу июня переправа была готова. Однако, когда 30 июня защитники лагеря под влиянием провокационных слухов, распространяемых врагами, устремились к переправе, в лагерь ворвались поляки. Много мужественных борцов погибло в этом неравном бою, тем не менее часть войска вместе с Богуном вышла из окружения.
По приказу Ватикана, этого смертельного врага украинского народа, в католических церквах Франции, Австрии, Италии и других западноевропейских государств были отслужены молебны по случаю «триумфа» польской шляхты под Берестечком. Это имело целью поднять в Западной Европе сомнительный престиж панской Польши и оправдать ее кровавую агрессию против украинского народа.
После поражения на правом фланге украинского войска положение Украины, и без того тяжелое, еще более осложнилось. Воспользовавшись тем, что главные силы украинского войска во главе с Богданом Хмельницким находились на пути к Берестечку, Радзивилл вытеснил отряды Мартына Небабы из Белоруссии и 26 июня нанес им поражение под Репками (в 40 километрах от Чернигова). В этом бою героически погиб Мартын Небаба. Преодолевая упорное сопротивление отрядов повстанцев, Радзивилл подошел к Киеву и 25 июля захватил его.
Польская шляхта торжествовала победу, считая, что главные силы казаков разгромлены и что теперь уже Украина может быть завоевана небольшим войском. Среди участников посполитого рушенья под Берестечком начались волнения, вызванные нежеланием великопольской шляхты продолжать поход вглубь Украины ради возвращения восточнорусским магнатам их имений. Обеспокоенная событиями в Польше — крестьянским восстанием под руководством Костки Наперского, шляхта по существу принудила короля отпустить ее по домам. Вслед за шляхтой в Польшу поспешил возвратиться и сам король, хотя восточноукраинские магнаты всячески пытались удержать его. Раскол в польско-шляхетском войске под Берестечком был в значительной степени подготовлен политикой Богдана Хмельницкого и его тесными связями с польскими повстанцами. Вглубь Украины пошло лишь коронное войско во главе с магнатами Потоцким и Калиновским и шляхетские отряды Вишневецкого.
Поражение под Берестечком и захват Радзивиллом Киева не сломили воли украинского народа в борьбе с захватчиками. Украинское войско и крестьянство, уходившее в леса при приближении врага, уничтожали на своем пути все продовольственные запасы. Польско-шляхетское войско оказалось обреченным на голод. Казаки и местное население упорным сопротивлением изматывали силы противника.
Литовское войско Радзивилла, захватившее Киев, подвергло древний город страшному разграблению и опустошению. 6–7 августа начались огромные пожары, уничтожившие значительную часть города. Торжество врага было, однако, непродолжительным. Повстанцы отрезали литовское войско от главных сил польско-шляхетской армии, и Радзивилл вынужден был спасаться бегством. 3 сентября он соединился под Германовкой с Потоцким.
Возвратившись в начале июля из татарского плена, Богдан Хмельницкий немедленно приступил к организации отпора польско-шляхетским войскам. В августе он отправил посольство в Москву с просьбой о помощи. В то же время продовольственные затруднения и угроза со стороны повстанцев, кольцо которых замкнулось вокруг польско-литовских войск, вынудили начальников польско-шляхетского войска начать переговоры о мире. Эти переговоры происходили в Белой Церкви и закончились в середине сентября.
Ненависть украинского народа к польским захватчикам была столь велика, что во время переговоров население толпами собиралось у белоцерковского замка, в котором велись переговоры, угрожая шляхетским представителям расправой.
18 сентября 1651 года был подписан Белоцерковский мирный договор. Согласно договору казачий реестр с 40 тысяч уменьшался до 20 тысяч человек, при этом казаки должны были выселиться на территорию Киевского воеводства; польская шляхта получала право вернуться в свои имения, но до конца года — пока не будет составлен реестр — не должна была принуждать крестьян к выполнению феодальных повинностей; украинской шляхте, которая находилась в казацком войске, и киевским мещанам объявлялась амнистия; наконец, Богдан Хмельницкий лишался права самостоятельного сношения с иностранными государствами, должен был расторгнуть союз с крымским ханом и подчиниться коронному гетману.