Тяжелые поражения вызвали у польских магнатов настоящую панику. В поисках защиты от русской армии одни из них обратились за помощью к шведскому королю Карлу X Густаву, другие — к курфюрсту Бранденбурга Фридриху Вильгельму III. Шведы были сильнее, к тому же их правящая династия Ваза имела теоретические права на Польшу. Только что вступивший на престол Карл X мечтал затмить славу своего двоюродного дяди Густава II Адольфа, чьи армии в годы Тридцатилетней войны наводили страх на всю Европу. Необходимо напомнить, что после Ливонской войны Прибалтика была разделена между Швецией и Речью Посполитой. Шведское правительство понимало, что в случае победы Руси над Польшей прибалтийские владения Швеции тоже окажутся под ударом. Но польский король Ян Казимир выступил против совместных действий со шведами, опасаясь предательства их сторонников среди шляхты. Его опасения были не напрасны: в июле 1655 года Карл X ввел войска в Польшу, разбил польскую армию, при Чернове и быстро захватил Варшаву и Краков, где часть магнатов провозгласила его королем. Другая часть знати продолжала сопротивляться захватчикам, что еще больше ослабило силы поляков.
В сентябре войско князя Дмитрия Волконского на весельных судах отправилось из Киева вверх по Днепру и Припяти. По пути русские захватили ряд городов и крепостей, после чего благополучно вернулись в Киев. Другое войско под командованием князей Семена Урусова и Юрия Борятинского двинулось на Брест, но там его в ноябре разбил новый литовский гетман Павел Сапега. У соседней деревни Верховичи русские взяли реванш, отбив у врага четыре пушки и 28 знамен. Однако воеводы не решились снова наступать на Брест и приказали войскам отойти к Вильно. В октябре литовский гетман Ян Радзивилл, перешедший на сторону шведов, подписал с ними Кейданский договор, по которому Литва и все захваченные у нее русскими территории переходили под власть Шведского королевства. Это создавало почву для новой войны между Швецией и Русью.
К такой войне вели дело и власти Священной Римской империи, Бранденбурга, Дании и Голландии — все эти страны боялись усиления Швеции. Весной 1656 года Дания дала обязательство выступить против шведов совместно с русской армией. 17 мая Алексей Михайлович объявил Швеции войну, а патриарх Никон на торжественном богослужении благословил войско преследовать неприятеля до самого Стокгольма. Пока армия Петра Потемкина, усиленная донскими казаками, двигалась на север, царские дипломаты пригласили в Вильно польскую делегацию, чтобы поскорее подписать мир. Но дело затянулось: ни та ни другая сторона не желали отказываться от Украины. При этом представителей Богдана Хмельницкого на переговоры не позвали, что оставило глубокий след, усилив недоверие украинской элиты к московитам.
В октябре было, наконец, заключено перемирие между Русью и Речью Посполитой. По этому соглашению русские войска сохранили за собой все занятые ими территории. Война в Прибалтике тем временем уже шла полным ходом. Летом главные силы русской армии во главе с царем вторглись в Ливонию; в их рядах был и Ордин-Нащокин. Пользуясь своими связями, он накануне вторжения организовал детальную разведку вражеских сил, составил описание состояния дорог и укреплений. Далее он принял участие во взятии Динабурга, а затем Кокенгаузена (Кокнесе). 21 августа началась осада Риги; взятие этого крупного города неминуемо привело бы к потере шведами всей Ливонии. Понимая это, шведы в ходе тайных контактов с союзниками Руси — Данией и Бранденбургом — обещали им за выход из войны всевозможные уступки. Под влиянием этого датский флот, собиравшийся по соглашению с Москвой блокировать Ригу с моря, всячески затягивал отплытие к ливонским берегам. Тем временем к шведам подошли подкрепления — отряды фельдмаршала Кёнигсмарка и генерала Дугласа. Тогда же шведские агенты распространили слухи о начале в Риге эпидемии чумы, что создавало опасность распространения болезни в русской армии. В сентябре Алексей Михайлович приказал снять осаду. Шведский губернатор Ливонии Магнус Делагарди ударил в тыл отступающему войску противника, чем нанес ему серьезный урон.