Протягом 1650 р. Польща й Україна готувалися до нового етапу війни. В міжчассі на вимогу Іслам-Гірея Богдан Хмельницький здійснив із ним похід на Молдавію, господар якої Василь Лупу підтримував Річ Посполиту (див. нижче).
Наприкінці 1650 р. відбувся сейм Речі Посполитої, на якому було схвалено воєнний наступ на Україну. Командувачами призначалися визволені з татарського полону Миколай Потоцький та Мартин Калиновський. Воєнні дії розпочалися в ніч проти 10 лютого 1651 р. Коронна армія на чолі з польним гетьманом Мартином Калиновським зненацька захопила містечко Красне на Поділлі, куди перед тим увійшли частини Брацлавського полку на чолі з героєм Національно-визвольної війни Данилом Нечаєм. У жорстокому бою Нечай і майже всі його сподвижники полягли на полі бою.
З-під Красного частини Калиновського рушили на Вінницю, маючи намір зробити її опорним пунктом подальшого наступу, і вже наприкінці лютого розпочали облогу. Проте повстанці на чолі з полковником Іваном Богуном укрилися в колишньому католицькому монастирі під Вінницею і вистояли перед переважаючими силами ворога, завдавши йому дошкульних втрат. Тим часом підійшла сподівана допомога від гетьмана України, яку вів уманський полковник Йосип Глух. При відступі через Буг виникла паніка у польському війську, чим скористалися українські повстанці. Їхні удари відчутно послабили армію Калиновського. Воєнні дії припинилися майже до літа.
Берестецька битва. Вирішальна битва між основними силами польської та української армій сталася 28 червня — 10 липня 1651 р.поблизу містечка Берестечка на Волині. Це була найбільша битва Національно-визвольної війни за чисельністю вояків, які брали в ній участь. Загальна кількість польського війська становила 150 тис, а з урахуванням озброєної та здатної до бою челяді значно перевищувала 200 тис. Військо Богдана Хмельницького становило 60 тис. козаків, 40 тис. селян, міщан та обозних слуг, а після приєднання 100 тис. татар сягало 200 тисяч. Місцем для битви було обрано межиріччя Стиру й Пляшівки. Перші сутички спалахнули зранку 28 червня.
Перший день був невдалим для української та кримської кінноти, проте наступного дня козаки й татари мали перевагу. Під час головної битви, 20 червня, коли перемога була вже на боці Богдана Хмельницького, ординці несподівано залишили поле бою: як з'ясувалося, кримський хан Іслам-Гірей не хотів поразки польського війська й тому напередодні розпочав переговори з королем. Щоб уберегти козацькі сили від нищівної поразки, Хмельницький вирішив відвести армію до р. Пляшівки, болотяні береги якої могли надійно захистити тил козацького війська. Наказавши збудувати земляні укріплення для зміцнення табору, гетьман вирушив за ханом, аби домогтися повернення орди на поле бою. Але хан ув'язнив Богдана Хмельницького, Івана Виговського, полковника Лук'яна Мозирю та ще деяких старшин. Повстанці ж залишилися у облозі «як бджоли без матки», але надіялися на швидке повернення гетьмана з кримським ханом та ордою.
Почався другий етап битви. Протягом 10 днів козаки героїчно обороняли табір, відбиваючи всі атаки поляків. Одначе становище погіршувалося. Найбільше непокоїла відсутність чіткого плану дій. Між генеральною старшиною не було єдності, змінилося кілька наказних гетьманів, що командували обложеним військом. Одні пропонували залишити табір, інші — захищатися. Тим часом облога ставала дедалі тяжчою. Не вірячи в можливість змінити ситуацію на краще, чимало козаків тікало з табору, а деякі навіть переходили на бік короля. За таких складних обставин наказним гетьманом було обрано Івана Богуна. Було ухвалено прориватися з оточення.
Відхід основної боєздатної частини козацького війська стався у ніч на 10 липня. Козаки спорудили переправи через Пляшівку й непомітно для ворогів стали виходити з оточення. На жаль, у той час, коли головні сили козаків покинули табір, якийсь страполох підняв паніку. Решта обложених, переважно з числа селян, кинулися до переправ. Тим часом Ян II Казимир негайно послав підрозділи коронного війська атакувати табір, і той легко був узятий. Ті козаки, які прикривали відхід основних сил, загинули героїчною смертю. Загинуло чимало так званої «черні», особливо коли її наздоганяла вже за межами табору польська кіннота.
Отже, Берестецька битва була для козаків невдалою. Проте навряд чи можна вважати її катастрофою. Адже не було капітуляції, а ядро української повстанської армії прорвало блокаду і було готове до продовження боротьби.
Повернувшись із полону на початку липня, Богдан Хмельницький та Іван Виговський швидко провели мобілізаційні заходи, і вже через два місяці українська армія зупинила просування потужного польсько-литовського війська в районі Білої Церкви. Це змусило Миколу Потоцького піти на переговори. 28 вересня 1651 р. в Білій Церкві було укладено мирний договір, за яким територія гетьманського врядування обмежувалася Київським воєводством. До Брацлавського й Чернігівського воєводств поверталася польська адміністрація. Магнати і шляхта отримували свої довоєнні маєтки. Козацький реєстр зменшувався з 40 до 20 тисяч.
