После расправы со своими противниками Выговский вступил в сношении с польским королем и тайно перешел на его сторону. Приняв власть польского короля, Выговский продолжать обманывать царя, пока подойдут польские войска и войска крымского хана. Польша, по слабости, не могла прийти на помощь, и Выговский в 1658 году, соединившись с татарами, подошел к Киеву, занимавшемуся войсками Шереметьева. Казаки Выговского и татары были отбиты, стали отступать к Переяславлю. Против них выступил Ромодановский, к которому присоединится с частью казаков гетман Безпалый. Но к Выговскому присоединились полковники Канева, Черкасс, Чигирина и Корсуня и выступили против Ромодановского. Польша, учитывая положение, прервала мирные отношения с Москвой и выступила против нее войной. Московские войска под начальством Долгорукова разбили польские войска под начальством Гонсевского и взяли его в плен. После того Долгорукий оставался в бездеятельности. Ромодановский занимал Лохвицы, а его союзник, гетман Безпалый с казаками — Ромны. В Миргороде стояла московская конница драгун. В феврале 1659 года казаки Выговского, татары и поляки, в количестве 30 000 человек, появились против московских войск и напали на Миргород. Миргородцы перешли на сторону Выговского, ограбили московских драгун и отпустили. Военные действии начались у Конотопа. В июне к Конотопу Выговский подвел татар. Оставив часть их в укрытом месте, с второй частью принял было участие в осаде, но, сняв осаду, стал отступать. Московские воеводы отрядили для преследования конницу. Пожарский, командовавший ею, преследовал отступающих, не обращал внимании на сообщении и на количество бывших перед ним войск.
Перейдя речку Сомовку, отступавшие казаки и татары вдруг превратились в наступавших, а в тылу Пожарского появились татары и казаки, бывшие в засаде. Ловушка удалась. Московские войска были окружены и подверглись разгрому. Пожарский и князь Львов, находившийся с ним, были взяты в плен и с ними 5 000 конницы. Пленных вывели в поле и всех уничтожили. Разгромив Пожарского, Выговский двинулся обратно к Конотопу, против Трубецкого. Трубецкой оставил Конотоп, отступал к Путивлю, отбиваясь от противника артиллерией. Выговский с ханом пошли на Ромен и Годяч, но в пути получили донесение, что Юрий Хмельницкий с запорожцами напал на Крым, погромил несколько улусов и взял много пленных. Хан отделился от Выговского и пошел в Крым. Выговский, не дождавшись помощи от польского короля, ушел в Чигирин.
Несмотря на очень тяжелое поражение, понесенное под Конотопом, положение на Украине оставалось не безнадежным. Потоцкий доносил королю: «Не соизвольте королевская милость ожидать для себя ничего доброго от здешнего края. Все жители западной стороны Днепра скоро будут московскими, ибо перетянет их восточная сторона. Благоразумнейшие из старших молят Бога, чтобы кто-нибудь взял их под свою руку или вы, или царь и не допускали чернь до такого своеволии». Положение Выговского было отчаянным. Переяславский полковник Цецура стал сторонником Москвы, перебил всех, кто был за Выговского, и вошел в контакт с князем Трубецким. Его примеру последовали нежинский, черниговский, киевский и лубенские полки, которые били челом и присягнули московскому царю.
Юрий Хмельницкий тоже принял московскую сторону и к нему на западной стороне присоединилось 10 000 казаков. Он писал Шереметьеву, что войско служит великому государю. Решено было созвать Раду. Рада постановила отнять знамя у Выговского и передать его Хмельницкому. Войско под начальством Трубецкого перешло из Путивля в Переяславль и встречалось везде с торжеством. Полковник Цецура с полком вышел встречать московские части за пять верст. Все полковники и посольства снова торжественно принесли присягу московскому царю.