Запорожский гетман, имевший немалый военный опыт, создает из разрозненных отрядов повстанческую армию. В поисках союзников он обращается к крымскому хану Ислам Гирею. Тот не решился открыто выступить против Польши, но дал Хмельницкому 4–тысячный отряд конницы. К концу апреля того же 1648 года тот имел в своем распоряжении 10–тысячное войско (запорожцы, крымские татары, беглые в Сечь люди), с которым можно было начать поход. К восстанию оказалась готовой большая часть Украины.
Первое крупное столкновение с королевской армией состоялось при Желтых Водах 5–6 мая 1648 года. В этой битве был разгромлен 6–тысячный авангард польской армии, которым командовал Стефан Потоцкий, сын коронного гетмана. Казачьи отряды в ходе умело организованной атаки отрезали неприятеля от источника питьевой воды, окружили его и на второй день полностью разгромили.
Через десять дней в засаду попали и основные силы королевской армии. Сражение под Корсунью завершилось полной победой войск Богдана Хмельницкого. Полякам пришлось принимать бой на невыгодных им позициях, а путь отступления им был перекрыт. В плен попали коронный гетман Потоцкий и польный гетман Калиновский. Знатные пленники были переданы начальнику крымской конницы Туган — бею, чтобы он смог взять за них большой выкуп.
Окончательный разгром польской армии состоялся в сентябре 1648 года в битве под Пилявцами на Волыни. Поляки, получив дезинформацию о подходе крупных сил татарской конницы, бежали с поля боя, бросив артиллерию и обозы. Соотношение сил тогда было не в пользу уже 70–тысячной повстанческой армии: король выставил на войну 120–тысячную армию.
К осени от поляков была освобождена вся Волынь и большая часть Подолии. Состоялись мирные переговоры. Богдана Хмельницкого торжественно приняли в Киеве. Освобожденная от поляков и католической церкви территория была поделена на полки и сотни, где административные функции выполняли полковники и сотники.
В апреле 1649 года военные действия возобновились. В июне 12–тысячная армия Речи Посполитой (польско — литовские войска) при нескольких сотнях орудий вторглась на гетманскую Украину. Однако армия Хмельницкого под Збаражем берет ее в кольцо. На помощь окруженным у Збаража из Люблина выступает 30–тысячная армия под знаменами короля Яна II Казимира.
Узнав об этом, Хмельницкий, оставив для несения блокады отряд под начальством полковника Черняты, с главными силами (около 60 тысяч человек) выступает навстречу королевской армии. В Прикарпатье происходит Зборовское сражение, в котором поляки терпят полное поражение.
Речь Посполитая 8 августа 1649 года подписывает с восставшими мирный договор. По нему Богдан Хмельницкий признается гетманом Украины. Число реестрового казачества увеличивается и устанавливается в 40 тысяч человек. По Зборовскому миру значительная часть православной Украины получает автономию.
Мир, подписанный в Зборове, позволял шляхтичам вернуться в свои поместья, и они сразу же стали восстанавливать прежние порядки. Крестьянство оказалось под прежним панским гнетом. Польские магнаты, многочисленное шляхетство и католическая церковь не смирились с поражением. Война разгорается вновь. Теперь войска Хмельницкого стали преследовать неудачи.
В начале 1651 года в тяжелом положении оказались белорусские повстанцы, которые терпели поражения от войск литовского гетмана Радзивилла. На помощь белорусам двинулся полк Тарасенко, который, с разрешения Москвы, прошел русскими рубежами и овладел городами Рославлем, Ельней, Дорогобужем.
В июне того же года королевская армия вновь вошла в пределы Украины и в сражении 20 июня при Берестечко нанесла поражение казакам Богдана Хмельницкого. 25 июля литовские войска, подавив восстание в Белоруссии, занимают Киев. Хмельнивский был вынужден подписать Белоцерковский мирный договор. По нему автономная часть Украины ограничивалась одним Киевским воеводством, а число реестрового казачества (лично вольного) уменьшалась до 20 тысяч человек. Польская шляхта опять возвращалась в свои поместья.
В 1652 году Богдан Хмельницкий совершил поход в Молдавию. По пути встретилось польское войско, которое было разгромлено в сражении при Батоге. Но в 1653 году король Речи Посполитой вновь двинул свою армию на Украину, истощенную 6–летними военными действиями.
В течение всей Освободительной войны гетман Богдан Хмельницкий вел переговоры с Москвой о воссоединении Украины с Россией. Он понимал, что только в этом случае Освободительная война против Речи Посполитой окажется победной. Русское царство было для украинского народа и единокровным, и единоверным.
Впервые вопрос о воссоединении был поднят в июле 1648 года, когда делегация гетманской Украины обратилась с такой просьбой к царю Алексею Михайловичу из династии Романовых. Переговоры о том происходили в последующие годы не раз. Учитывая такие неоднократные просьбы, собравшийся 1 октября 1653 года в Москве Земский собор постановил принять Украину в состав России и объявить войну Речи Посполитой.