Козацький гетьман організував рейди 17, 18, 19, 22, 24, 25 вересня, які, за винятком одного, були успішними, козаки захопили численні трофеї.
Українському полководцеві належала найвидатніша роль у Хотинській війні. Слабий після поранення, козацький гетьман завжди діяв наполегливо, рішуче. Від ранку до ночі, а під час рейдів і вночі був на ногах, керував військом, втручався в кожну дрібницю, бував на військових нарадах у коронного гетьмана, сам перевіряв варту.
28 вересня султан вирішив зробити ще один, останній штурм, зосередивши для нього абсолютно всі сили, вводячи максимум резервів. У таборі залишилося лише дві тисячі спагів і чотири тисячі яничарів особистої султанської варти. Ще вночі турки встановили чотири батареї. Найбільша, що складалася з 40 гармат, обстрілювала супротивника з-за Дністра. Другу встановили (біля мосту, третю — навпроти шанців німців Денгофа, четверту — біля брами, де розміщені були польські коронні війська.
У вранішній час турки й татари провели розвідувальні дії. Відігнані від шанців, вони переконалися в дієвості вартової служби польсько-козацького табору. Коли розвиднілось, гармати почали бити, ядра летіли з чотирьох боків. Загалом було випущено 1500 ядер, із них 500 — із батареї за Дністром. Артилерійський шалений обстріл дещо відтіснив козаків від лівого берега Дністра, з чого скористалися (гагари, вплав перебравшися через річку. Але запорожці, підтримані німецькими частинами, перейшли в контратаку й примусили ворога на деякий час припинити гарматний вогонь і дещо відступити вглиб лівого берега Дністра. На правий фланг обрушилися основні сили, й артилерійська канонада відновилася. Очевидець описує: «Більш як 60 гармат гриміли безперестанно».
Після артилерійської підготовки почався штурм. Спаги й татари за Дністром відвертали увагу, загрожуючи переправою, в той час як на правий фланг обрушилися головні сили. Рядових воїнів підганяли сотники. Спаги, які спішились, несли перед собою снопи соломи, захищаючись від куль. Після дев'ятої атаки турки увірвалися на вали польських позицій, але були зустрінуті вогнем із гармат, що їх заряджали, коли закінчилися запаси ядер, шматками заліза й скла. Турки відступили під натиском угорських, польських, українських воїнів.
Особливо запеклі бої точилися перед козацьким табором. Запорожці, яких штурмували понад 20 тисяч спагів, відбили 11 атак на козацькі позиції. Щоразу запорожці діяли сильним рушничним вогнем або енергійними вилазками, кидаючись на ворога і вступаючи в рукопашний бій. Відбивши останню — одинадцяту атаку, запорожці кинулися на допомогу своїм союзникам, завершуючи цілковитий розгром ворога. Після закінчення битви, яка не вгавала протягом усього дня, втративши кілька тисяч убитими й пораненими, деморалізовані, пригнічені турки повернулися до свого табору.
На полі бою полягло понад тисячу ворогів. Втрати в польсько-козацькому таборі були невеликі. Лише татари захопили 40 полонених у ясир. Бої 28 вересня оцінювалися як найзначніша битва Хотинської війни. «Була то найбільша битва», — зробив висновок турецький історик Кятіб Челябі.
Цілковитий розгром турецької армії змусив султана' погодитися на переговори й укладення миру з Польщею. Могутня турецька армія зазнала нищівної поразки, османський уряд — краху своїх загарбницьких планів щодо Польщі та України. Спроба Османа II поставити на коліна Польщу, ліквідувати козацтво й завоювати Україну провалилася. Протягом п'ятитижневих боїв султан не здобув жодної перемоги, а втрати його армії дорівнювали 40 процентів воїнів.
Однак Хотинський мир був наслідком компромісу, який був спрямований проти запорожців. Невдячністю заплатила Річ Посполита тим, хто врятував її від катастрофи. Адже вона зобов'язувалась заборонити чорноморські походи! й карати козаків за них. Польський король рекомендував відібрати у козаків човни, щоб не допустити їхніх походів на Кримське ханство й Туреччину, а також зменшити кількість козаків до 3000 чоловік, переписавши їх до реєстру. Решту, майже 85 відсотків учасників Хотинської кампанії, що забезпечили перемогу в ній, хотіли перетворити на кріпаків. Інша річ, що реалізувати такі свої задуми польські феодали були неспроможні.