Меж тем гетман Хмельницкий, соединив свои силы с московскими войсками боярина В.В. Бутурлина, двинулся на Подолию и Галицию. Внезапное отозвание польских войск из Украйны, причиненное нашествием шведского короля, облегчило движение соединенным московско-казацким силам. Постояв немного под Каменцом, москвитяне и казаки отступили и направились ко Львову, который и осадили. Коронный гетман Потоцкий, собрав несколько тысяч войска под Глинянами, отступил за Львов и стал под местечком Грудек, угрожая нашему тылу. Тогда Хмельницкий пошел на него, побил и рассеял его войска. После того московские и казацкие полки (в конце сентября 1655 г.) со всех сторон облегли Львов, выставили сильную артиллерию и начали громить его огнестрельными снарядами; а время от времени делали приступы и пытались ворваться в город. Но львовские граждане, как и в первую осаду Хмельницкого (в 1649 г.), оказали мужественное сопротивление. Обороной руководил генерал артиллерии Кристоф Гродзицкий. Во время сей осады части русских войск ходили еще далее вглубь покоренных земель, брали пленных и добычу. Они достигали до Замостья и Люблица; первый город вновь отстоял себя, а второй присягнул на имя московского царя и дал окуп. Но осада Львова затянулась. Успеху львовской обороны более всего помогли искусно веденные переговоры, которые тянулись почти все время осады. На увещательные грамоты Хмельницкого о сдаче и принесении присяги царю Московскому городское управление присылало красноречивые ответы о своей верности польскому королю. Делегаты сего управления (Кушевич, Сахнович, Лавришевич и др.) свободно приходили в стан Хмельницкого, расположенный на Святоюрской горе, находили здесь радушный прием и угощение и своими переговорами удачно выигрывали время. Заметив не особенно дружеские отношения между Хмельницким и Бутурлиным, они с иезуитской ловкостью умели произвести в гетмане еще большее охлаждение к его московским союзникам. Причем они иногда искусно льстили самолюбию казаков, выхваляя их храбрость, приписывая исключительно им одержанные военные успехи и стараясь унижать москвитян. В самом окружении гетмана они нашли себе помощников в лице генерального писаря Ивана Выговского и переяславского полковника Павла Тетери. Выговский, по всем признакам, уже тогда начал изменять Москве и склонял гетмана к пощаде осажденного города; а Тетеря, человек школьного образования, владевший латинским языком, однажды во время спора городских делегатов с гетманом шепнул им по-латыни: «Sitis constantes et generosi» (будьте тверды и мужественны, т. е. не уступайте). В пользу осажденного города ходатайствовал перед гетманом и русский епископ во Львове Желиборский. В стане Хмельницкого сошлись тогда послы и Яна Казимира, и Карла Густава; каждый, конечно, склонял его на свою сторону. Эти переговоры и колебания гетмана ослабили энергию осады. Он, очевидно, не показывал большой охоты завоевать сей город для московского царя. Осада длилась уже около шести недель; наступили осенние непогоды и недостаток запасов, а главное, пришли вести о движении крымского хана на Украйну на помощь полякам. Наконец, гетман, ограничась сравнительно небольшим окупом, 8 ноября (нов. ст.) отступил с казацкими полками от города. За ним принужден был то же сделать и воевода Бутурлин с московскими полками; причем пошел так спешно, что бросал пушки дорогой, и войско его сильно страдало от голода и холода. Вообще этот воевода, начальствуя многочисленным московским войском, сыграл довольно жалкую роль под Львовом, рядом с гетманом. Столь взысканный царем за удачно произведенную присягу Малороссии, он утратил теперь милость государя и вскоре после сего похода умер в Киеве.
Таким образом, из главных городов Речи Посполитой Львов был единственный, отразивший неприятелей и оставшийся в руках поляков. А на Днепре держался еще против русских Старый Быхов, осажденный наказным гетманом Иваном Золотаренком, который и получил тут смертельную рану. Но вообще положение Речи Посполитой было отчаянное, вследствие двух нашествий, московского и шведского. Кроме шведов и русских, ее теснили седмиградский князь Ракочи, претендент на польскую корону, и «великий курфюст» Бранденбургский Фридрих Вильгельм, как герцог Восточной Пруссии стремившийся освободиться от польско-литовской зависимости. Для Польши в третьей четверти XVII столетия наступило то же смутное время, какое происходило в первой четверти в Московском государстве. Ее спасли, с одной стороны, религиозное одушевление, напомнившее такое же одушевление русских людей в самую тяжелую эпоху, с другой – возникшее вскоре столкновение между ее главными неприятелями, то есть Москвой и Швецией, – столкновение, вызванное искусными или, точнее, коварными политическими махинациями поляков и их католических покровителей.