С севера на поляков наступало войско боярина Василия Шереметева, сформированное из уроженцев Новгородской и Псковской земель. В его рядах был и 37-летний Афанасий Ордин-Нащокин, хотя о его участии в военных действиях мы почти ничего не знаем. Известно, что он был в составе основных сил Шереметева, которые 12 августа осадили хорошо укрепленный город Витебск. Осада продолжалась три месяца, и царь даже отдал приказ отступить от города — тем более что на помощь осажденным двигалось войско гетмана Радзивилла. Узнав об этом, Шереметев 22 ноября предпринял последнюю попытку штурма, ставшую успешной из-за того, что часть защитников из числа горожан бросила свои позиции. Несмотря на это, царь, разгневанный долгим сопротивлением, приказал отправить жителей города в ссылку, а их имущество раздать солдатам. Шереметеву было приказано остаться в городе в должности воеводы, но он попросил отставки, поскольку «стар и увечен и болен и, будучи на государеве службе, оскудал: есть нечево и лошадей кормить нечим; а на Москве дворишко разорилось, и животишка все пропали, и людишка разбрелись». В ответ царь строго приказал ему служить «безо всякого ворчанья… а не бежать со службы». Похоже, умудренный опытом Шереметев пришел к пониманию того, насколько глубоко Русь ввязывалась в войну, уже начало которой не предвещало ее скорого окончания. Тем временем военные действия набирали обороты. Хроника событий множилась эпизодами, исход которых складывался в пользу то одной, то другой воюющей стороны. Победы в одном сражении сопровождались провалами в ходе других. К тому же и единой линии фронта как таковой не существовало.
Когда начиналась осада Витебска, отрезанный от основных польских сил Смоленск продолжал упорно обороняться. Ночью 16 августа русские воеводы, ободренные присутствием царя, бросили войска на штурм, который был отбит с большими потерями. Алексей Михайлович писал сестрам: «Наши ратные люди зело храбро приступали и на башню и на стену взошли, и бой был великий; и по грехам под башню польские люди подкатили порох и наши ратные люди сошли со стены многие, а иных порохом опалило; литовских людей убито больше двухсот человек, а наших ратных людей убито с триста человек да ранено с тысячу»[21]. Поляки в своих реляциях утверждали, что перебили до семи тысяч русских, но почему-то желания защищать город это им не прибавило. Три недели спустя комендант Смоленска Обухович предложил начать переговоры о капитуляции. Уставшее от осады население, не дожидаясь их завершения, открыло городские ворота. По этому случаю Алексей Михайлович 25 сентября устроил у стен крепости пир, пригласив присягнувшую ему смоленскую шляхту. Ей было обещано не чинить далее никаких притеснений. После этого воеводы, уставшие от вмешательства царя в военные вопросы, посоветовали ему вернуться домой для решения срочных государственных дел. 5 октября он отправился в Москву.
После взятия Витебска удача изменила русской армии — грабежи ее союзников-казаков повернули симпатии местного населения к полякам. В самом начале нового, 1655 года жители Орши сдали город польской армии. Так же поступили обласканные царем шляхтичи в Могилеве, открывшие ночью ворота гетману Радзивиллу. Однако командир русского гарнизона Воейков заперся в цитадели и сумел отразить четыре польских приступа. В конце концов, опасаясь подхода к русским подкрепления, Радзивилл приказал своему войску отступать на запад. В Москве тем временем свирепствовала «моровая язва», что помешало вовремя снарядить и отправить на фронт новое войско. Только в конце апреля Алексей Михайлович во главе двадцатитысячного войска добрался до Смоленска, где продолжилось формирование русской армии. К ней, в частности, присоединился корпус князя Шереметева вместе с Ординым-Нащокиным, который принял участие в дальнейших боях. Правда, недолго — осенью его назначили воеводой в городок Друя близ Витебска, где он пробыл до начала следующего года.
В апреле он во главе отряда из семисот человек предпринял осаду Динабурга (ныне Даугавпилс), но взять его не смог — обещанные резервы из Пскова так и не подошли: боярин Салтыков не пожелал послать войско на помощь безродному дворянину. Тем временем к осажденному городу подошел четырехтысячный полк литовского шляхтича Комаровского, и Ордину-Нащокину пришлось отступить к Резице (ныне Резекне). Далее он присоединился к царской армии, которая 24 мая выступила из Смоленска на запад, направляясь к литовской столице Вильно. 29 июля русские войска ударили в тыл армии гетманов Радзивилла и Гонсевского в окрестностях города. После длительного боя гетманы бежали, а русские войска заняли Вильно. В августе были взяты Ковно (Каунас) и Гродно, после чего почти вся Белоруссия и Литва оказались в руках русских. На Украине тем временем разворачивалось наступление соединенного войска Богдана Хмельницкого и боярина Бутурлина на Галицию, где была разгромлена армия коронного гетмана Потоцкого. Объединенные силы русских и казаков подошли к Львову, но не решились штурмовать его стены и отступили, взяв большой выкуп. Удачливее оказался воевода Петр Потемкин, который осадил Люблин и добился его сдачи.