Сразу после победы при Берестечком Ян Казимир с польским коронным войском вернулся в Варшаву. Поход на Украину продолжили армии магнатов. У Белой Церкви их встретил Хмельницкий с остатками своей армии. Казаки не в состоянии были выдержать нового сражения, но и у поляков не было сил для эффективной оккупации всей Украины. В результате 1 сентября 1651 года был подписан Белоцерковский мирный договор. Теперь число реестровых казаков было уменьшено до 20 тысяч, а во власти украинского гетмана осталось лишь Киевское воеводство. Сам же Хмельницкий должен был, в свою очередь, подчиняться польскому коронному гетману.
После разгрома под Берестечком Хмельницкий вынужден был расстаться с идеей государственной самостоятельности Украины. Он уже не мог самостоятельно угрожать Варшаве и взял курс на вхождение Украины в состав Русского государства. С помощью Москвы, предоставившей деньги, порох, свинец и вооружение, удалось сформировать новую казацкую армию. Во главе ее гетман весной 1652 года вторгся в Молдавию. У Южного Буга, на Батогском поле, путь ему преградило 20-тысячное польское войско во главе с польным гетманом Калиновским. Половину этого войска составляли немецкие наемники. У Хмельницкого было 20 тысяч казаков и 18 тысяч татар. 5-тысячный отряд казаков во главе с сыном гетмана Тимофеем Хмельницким, зятем молдавского господаря Василия Лупу, переправился через Буг выше Ладыжина и пошел в Молдавию.
Калиновский решил, что имеет дело лишь с небольшим вражеским войском, и рассчитывал легко его уничтожить. 1 июня украинский гетман выслал против польского лагеря авангард в составе казаков и татар. Поляки легко отогнали его пушечными выстрелами, и Калиновский, уверенный, что имеет дело все с тем же небольшим отрядом казаков, приказал своей коннице преследовать неприятеля. Но в это время казачье войско обошло польский лагерь с тыла. Калиновский вынужден был приказать коннице вернуться. Отряд польской кавалерии, высланный в сторону Ладыжина, был почти полностью уничтожен казаками Тимофея Хмельницкого.
Поляки оказались окружены в укрепленном лагере. Польская конница самовольно попыталась прорваться и уйти. Калиновский приказал артиллерии и ландскнехтам открыть огонь по собственной коннице. В ответ шляхтичи атаковали немецкую пехоту. В ходе боя в лагере возник пожар, а татары и казаки, воспользовавшись междоусобицей, пошли на штурм. Часть польской конницы сумела вырваться из окружения, но большинство шляхтичей во главе с Калиновским погибло. Восемь немецких полков отразили мушкетным огнем первую атаку, но после второй атаки, исчерпав запас пороха, были почти целиком истреблены.
Значение батогской победы для казаков было только моральным, но не стратегическим. В следующем, 1653 году, большое польское войско вторглось в Молдавию. Господарь Василий Лупу был низложен, находившийся в стране казацкий отряд разбит, а Тимофей Хмельницкий погиб при осаде польскими войсками молдавской крепости Сучава. Польская армия гетмана Стефана Чарнецкого опустошила украинские земли.
В октябре 1653 года Ян Казимир с большим войском пришел в Подолию и стал лагерем у Жванца. Казацко-татарская армия окружила лагерь. Поляки жестоко страдали от недостатка продовольствия и теплой одежды, среди них росло дезертирство. Хмельницкому казалось, что скоро удастся вынудить короля к капитуляции. Однако крымский хан, которому, по большому счету, было выгодно бесконечное продолжение украинско-польского противостояния, а не победа Польши или Украины, внезапно отвел свою армию от Жванца.
Вероятно, Ислам-Гирей также был осведомлен о намерении Хмельницкого отдаться под покровительство московского царя. Еще 1 октября Земский собор в Москве решил принять Украину в русское подданство. У одних казаков, без татар, сил для разгрома армии было недостаточно. В декабре в Жванце был заключен компромиссный мирный договор, повторявший условия Зборовского мира. Однако этот договор не имел никакого значения, поскольку Хмельницкий 8 января 1654 года на раде в Переяславле провозгласил переход Украины под власть московского царя. Собравшаяся казачья старшина одобрила это решение. По подписанному в Переяславле акту («статьям») на Украине сохранялась власть гетмана, подчинявшегося царю. На Украину вводились русские войска, но гражданская власть оставалась в руках казачьей старшины и гетмана. Но такое положение держалось только до смерти Богдана Хмельницкого, последовавшей в 1657 году. Затем русские гарнизоны на Украине все возрастали, а гетманская власть ограничивалась.