Жолкевский отнюдь не желал еще более поднимать военную славу Сагайдачного; а потому, отправляясь в свой последний поход против турок, на помощь волохам, он не пригласил его с собою и, пренебрегая Запорожским войском, ограничился двухтысячным отрядом реесторовых. Знаменитый польско-русский гетман жестоко поплатился за такое пренебрежение. Имея менее 10 000 человек и неосторожно углубившись в молдавские степи, Жолкевский встретился с неприятельским полчищем, в шесть или семь раз более многочисленным. Оно состояло из турок, предводимых Скиндер-башею, буджацких татар с Кантемир-мурзою и крымских татар с калгой-султаном. Жолкевский начал отступление, двигаясь табором, т. е. в подвижном укреплении из возов, связанных железными цепями. Но на берегах Днестра, на полях Цецорских польское войско потерпело совершенное поражение (в конце сентября 1620 года). Жолкевский нашел свой конец в этой битве. Его товарищ или польный гетман, Конещюльский, оба сына и много других знатных людей взяты в плен. В этой же битве участвовал будущий освободитель Украйны Богдан Хмельницкий с своим отцом Михаилом, Чигиринским сотником; последний был убит, а Богдан попал в татарский плен. После такого погрома, естественно, польское правительство вновь почувствовало нужду в казацком войске и, чтобы приготовить силы для отпора ожидавшемуся турецко-татарскому нашествию, вновь обратилось за советом и помощью к Сагайдачному. Он ревностно принялся собирать и вооружать казацкие полки; а между тем, пользуясь обстоятельствами, охранил от преследования Киевского митрополита и русских епископов, поставленных патриархом Феофаном.
Сагайдачный был тогда в таком почете у короля, что, по словам русского летописца, тот поручил его охране и попечению своего сына Владислава, которого назначил общим начальником ополчения, отправлявшегося против турок. Под ним польско-литовским войском начальствовал известный нам по Смутному времени великий литовский гетман Ян Карол Ходкевич. Это кварцяное войско заключало в себе с небольшим 30 000 человек. Оно стало укрепленным лагерем на Днестре под стенами Хотина. Сагайдачный привел ему на помощь, если верить летописцам, до 40 000 запорожских и вообще украинских казаков. Он расположился тоже укрепленным лагерем, т. е. окопался неподалеку, но отдельно от польско-литовского войска. Старшим, собственно, реестровых казаков был некто Бородавка, которого Жолкевский, кажется, хотел противопоставить Сагайдачному. Когда этот Бородавка явился под Хотином с трехтысячным отрядом, его предали военному суду за то, что он опоздал своим прибытием, занимаясь в походе приобретением добычи. По приговору суда сами казаки отрубили ему голову. Возможно, что казнь сия имела связь с желанием устранить неприятного Сагайдачному соперника.
Молодой султан Осман двинул под Хотин огромное войско (до 300 000) под личным своим предводительством. Его сопровождали татарские орды с Джанибек-Гиреем крымским и Кантемир-мурзою буджацким. Турки попытались сначала разгромить казаков и напали на их лагерь, но встретили жестокий отпор. После того они обложили христиан и стали добывать их и осадой, и штурмами. Меж тем несколько тысяч казаков спустились в Черное море, погромили турецкий галерный флот и таким образом прервали морские сообщения Османа с Царьградом. Борьба под Хотином продолжалась пять недель, с начала сентября по 6 октября 1621 года. Потеряв множество народу и не добившись победы, Осман наконец предложил мир, который и был немедленно заключен на почетных для Польши условиях. Польскоказацкое войско в этой отчаянной борьбе также понесло большие потери. Владислав и Ходкевич занемогли лихорадкой; молодой королевич оправился, а престарелый гетман умер до конца осады; после него предводительство вручено князю Станиславу Любомирскому.
Конашевич Сагайдачный, развернувший тут вполне свои военные таланты и, можно сказать, спасший Польшу от жестокого разгрома, получил тяжелые раны. После этого похода он отправился в Киев, где он и пребывал в собственном доме на попечении своей жены. Сигизмунд III за Хотинский поход прислал ему и всему войску Запорожскому в награду деньги, хоругвь, булаву и пр., вместе с похвальною грамотой, которою подтверждал старые войсковые права и вольности; обещал даровать еще большие. Сагайдачный в ответе своем и в предсмертном письме вместе с благодарностью не упустил случая излить свою скорбь на притеснения украинскому народу от панов и старост, а также и от унии. Перед смертью гетман сделал большие вклады в разные монастыри, особенно в Киево-Богоявленское братство, которого он был братчиком; кроме того, отказал полторы тысячи червонцев на школу Львовского братства. Душеприказчиками он назначил митрополита Иова Борецкого и своего преемника по гетманству Олифера Голуба. Сагайдачный скончался 10 апреля 1622 года и был погребен в Киевобратском монастыре при училищной церкви. Ректор этого училища Касьян Сакович, по обычаю того времени, сочинил пространные вирши, восхвалявшие его подвиги. Эти вирши и были читаны студентами при обряде погребения.