Підтримка Московією українських козаків у боротьбі за їхнє визволення призвела до початку російсько-польської війни (1654–1667), що закінчилася перемир’ям 1667 року, згідно з яким до Московського князівства відходили землі східніше ріки Дніпро (Лівобережна Україна), а західніше — Правобережна Україна — залишилися під владою Речі Посполитої, що було зафіксовано в 1686 році русько-польським договором. Після смерті Богдана Хмельницького в Україні розпочалася так звана руїна (1657–1687) — період двадцятилітньої політичної кризи Гетьманщини та громадянської війни, викликаної прагненнями козацької старшини завоювати владу, з одного боку, а з другого — намірами Османської імперії, Швеції, Речі Посполитої та Московської держави взяти під свою руку території, підконтрольні Війську Запорізькому. В результаті польсько-турецької війни (1672–1676) Поділля (частина Хмельницької, Вінницької та Тернопільської областей) перейшло під владу Османської імперії, а в 1678 році турки напали на землі України, підконтрольні російській державі. Не отримавши допомоги від поляків, російські війська погодилися на перемир’я з турками, підписавши з ними так званий Бахчисарайський договір, згідно з яким кордон між Османською імперією та Російською державою проходив по Дніпру. Київ залишався під царським урядом, а Запоріжжя — під владою Туреччини (до 1699 року); землі між Дніпром та Південним Бугом залишились незаселеними.
Відповідно до підписаного в 1686 році вічного миру між Росією та Польщею українські гетьмани на Лівобережній Україні не повинні були підтримувати дружні відносини з Кримом. Запорізькі козаки, з якими Росія була змушена вступати у тимчасові союзи, ще зберігали свою розхитану незалежність і мали власне громадське управління, де найважливіші питання вирішували через загальні збори.
Гетьманщина мала визначені адміністративно-територіальні кордони з Росією. Товари при перевезенні через них обкладались митними поборами. На територіях, підконтрольних українським гетьманам, зберігалося право приватної власності, російські закони не поширювалися на дані території (діяла судова система у відповідності з нормами Литовського статусу). Найвищого розвитку Гетьманщина досягла за урядування гетьмана Івана Мазепи (1687–1708), який підтримував торгові зв’язки з європейськими країнами (хоча його дипломатичні контакти обмежувалися Москвою). Війна та розруха зосталися в минулому. Завдяки вільній праці вільних українських селян, що не знали кріпацького гніту, розвивалося сільське господарство. Система податків, введена Мазепою, привела до економічного розквіту, появи у містах церковних споруд у стилі українського бароко. Будували монастирі та храми, розвивали книгодрукування, Києво-Могилянка отримала статус академії. Мазепа мріяв про об’єднання Лівобережної та Правобережної України у єдину державу європейського типу зі збереженням традиційної системи козацького устрою.
Незважаючи на добрі особисті стосунки з Петром Великим, Мазепа насилу вмовив його піти на поступки українцям і що далі, то більше жалівся, що «Москва хочет взять в тяжкую неволю всю Украину». Мазепа підтримував Петра в його походах на Азов, у Північній війні був змушений за рахунок української скарбниці утримувати російські війська, що викликало невдоволення серед селян.
Українських козаків мобілізовували до регулярної російської армії, проте командирами призначали не козацьку старшину, а російських чи найманих командирів-іноземців, які до козацтва ставилися з презирством. Петро дедалі більше вимагав від Мазепи грошей і ресурсів на будівництво нової Росії, включно з переплавленням церковних дзвонів на гармати. Мазепа був невдоволений — і відмовився руйнувати церкви, в будівництво яких він особисто вкладав величезні кошти. Коли ж Мазепа звернувся до Петра з проханням допомогти у боротьбі проти поляків, що погрожували завоювати Україну, московський цар відмовив, заявивши, що й «десяти человек выделить не может», тим самим піддавши сумніву зобов’язання Росії захищати українців від польських наступів, яке ніби було закріплене в договорі 1654 року, де Росія виступала гарантом територіальної цілісності та незалежності України. Все це, в кінцевому підсумку, сприяло тому, що Мазепа, розчарований у непевному союзнику та в можливості з його допомогою вирішувати проблеми свого народу, почав шукати підтримки у шведів. Бажаючи зберегти хоча б якусь свободу та територіальну цілісність, Мазепа в кінці 1708 року перейшов на бік шведського короля Карла ХІІ. У відповідь Петро оголосив Мазепу зрадником, а князь Меньшиков, надаючи приклад нащадкам, вирізав практично всіх мешканців Батурина — резиденції Мазепи. Запорозькі козаки, що підтримали гетьмана, були розбиті російською армією, внаслідок чого Запорізьку Січ у 1709 році було зруйновано. Її відновили вже після смерті Петра як форпост імперії проти османів.