Войска сошлись на границе Подолья и Волыни, под Пилявцами. У поляков не было порядка, три гетмана противоречили друг другу, их не уважали свои же подчиненные. Утром 8 сентября Хмельницкий ударил в лоб всеми своими силами, с боков на поляков напали татары. Первыми побежали гетманы, за ними конница и пехота. Конецпольский, потеряв коня, поменялся одеждой с каким-то крестьянином и убежал. В течение 5 дней казаки догоняли поляков, брали их в плен, им досталось 80 пушек, огромное количество оружия. Весь богатейший польский лагерь тоже достался казакам, по данным летописцев — на 10 миллионов злотых различных драгоценностей.
После битвы-разгрома под Пилявцами Б. Хмельницкий пошел не в глубь Польши, а ко Львову, который находился в осаде с 26 сентября по 16 октября. В Галичине и Западной Волыни с приходом казаков начались крестьянские восстания. Несмотря на то что Львов был мощной крепостью, двойные стены были обведены рвами и валами, Хмельницкий не стал разрушать древнейший и красивейший город, который только что оставил Иеремия Вишневецкий, ограничился получением выкупа и пошел на Варшаву. Он остановился у Замостья и осадил его. Он ждал выборов нового короля, которые проходили в Варшаве, и для этого ожидания у выдающегося политика и дипломата были свои причины.
Выдающийся украинский историк Наталья Полонская-Василенко писала: «Не считаясь с разгромом польской армии, Хмельницкий считал, что воюет не с государством, не с королем, а со шляхтою. Он послал в Варшаву послов с требованием выбрать королем брата Владислава — Яна Казимира. Неясно, почему настаивал он на кандидатуре этого ограниченного малоинтеллигентного человека. Новому королю Хмельницкий ставил условия: амнистия для всех, кто участвовал в войне, прямое подчинение гетмана королю, отмена церковной унии, восстановление и обновление казацких прав, увеличение реестра казаков, право выхода в море и, наконец, территориальная автономия Украины.
Ожидая ответа, Хмельницкий остановился у Замостья, где и получил известие об избрании королем Яна Казимира. Причину, остановившую движение Хмельницкого на Польшу, интерпретируют по-разному. Главное — войско было усталым, в нем распространялись болезни, уже стояла поздняя осень и поход среди враждебно настроенного населения был очень опасным. Полковники не советовали Хмельницкому идти дальше. С другой стороны шансы Польши значительно поднялись, так как в октябре 1648 года в Мюнстере был подписан мир, который закончил 30-летнюю войну, и Австрия, союзница Польши, могла действовать на ее стороне».
Все это Хмельницкий знал, но была и еще одна проблема— на королевский титул претендовал и Иеремия Вишневецкий, избранный командующим польской армии, ставший из православного католиком, имевший громадные богатства и земли, уважаемый и ценимый польской шляхтой, в то же время «ненавистник украинского народа», вызывавший ярость у казаков, боестолкновения с которыми не приводили к чьей-либо победе — если бы этот энергичный и могущественный человек стал королем вместо ограниченного Яна-Казимира, то победа Хмельницкого над Польшей безусловно обошлась бы большей кровью и очевидно отодвинулась по времени. Если бы на сейме в Варшаве послы Хмельницкого не предупредили поляков о непримиримой войне до победного конца в случае избрания королем Польши «бешеного Яремы», то он вполне мог победить.
Избранный король Ян Казимир прислал Б. Хмельницкому письмо, в котором извещал об избрании, обещал украинскому казачеству и Православной церкви различные льготы, просил прекратить поход в Польшу и ожидать королевских комиссаров для переговоров.
Русский историк Д. Н. Бантыш-Калинский писал: «Сим ознаменован конец казацко-татарского похода против поляков. Все удивлялись великодушию Хмельницкого, могшего рассеять беззащитный сейм и вместо того вступившего в переговоры с королем! Поляки говорили тогда друг другу на ухо, что Бог наказал его слепотой; меж тем как деяния сего великого мужа были основаны на глубокой политике и выгодах отечественных. Он не одним оружием намеревался победить противников, а также благоразумным терпением и осторожностью. Даровав свободу единоземцам, Хмельницкий хотя и опочил на лаврах, но, подобно покоящемуся льву, угрожал своим пробуждением».
По просьбе короля Хмельницкий снял осаду с Замостья и пошел на восток. В начале января 1649 года Хмельницкий прибыл в Киев во главе победоносного войска.
Казаков и Богдана Хмельницкого встречали как героев-освободителей Украины от польской оккупации, как «нового Моисея». Иерусалимский патриарх Паисий, бывший тогда в Киеве, называл Хмельницкого князем Руси-Украины и главой независимого украинского государства.