Главное польское войско стояло близ Черкас, когда один раненый поляк принес туда известие о поражении высланного в степь отряда. Потоцкий и Калиновский не ладили друг с другом, делали распоряжения наперекор один другому, согласились, однако, на том, что надобно им отступить поближе к польским границам. Они двинулись от Черкас и достигли города Корсуна, на реке Роси; здесь они услыхали, что Хмельницкий уже недалеко, и решили остановиться и дать сражение; но 15-го мая появился Хмельницкий под Корсуном: пойманные поляками казаки насказали им много преувеличенных известий о количестве и силе войска Хмельницкого. Калиновский готов был дать битву; Потоцкий не дозволил и велел уходить по такому пути, по которому удобно было бы ускользнуть от неприятеля. Поляки взяли себе в проводники одного русского хлопа, который, как видно, с намерением был подослан Хмельницким. Между тем, рассчитывая наперед, куда поляки пойдут, казацкий предводитель заранее услал своих казаков и приказал им при спуске с горы в долину, называемую «Крутая Балка», обрезать гору и сделать обрыв, преграждающий путь возам и лошадям. План удался как нельзя лучше. Поляки со всем своим обозом наткнулись прямо на это роковое место, кругом поросшее тогда лесом, и в то же время на них ударили со всех сторон казаки и татары: их постигло полное поражение. Оба предводителя попались в плен: вся артиллерия, все запасы и пожитки достались победителям. Шляхтичи, составлявшие войско, не спасли себя бегством. Хлопы ловили их, убивали или приводили к казакам. Хмельницкий отдал польских предводителей в плен татарам, с тем, чтобы заохотить их к дальнейшей помощи казакам.
Корсунская победа была чрезвычайно важным, еще небывалым в своем роде событием; русскому народу как бы разом открылись глаза: он увидал и понял, что его поработители не так могучи и непобедимы; панская гордыня пала под дружными ударами рабов, решившихся наконец сбросить с себя ярмо неволи.
После этой первой победы Хмельницкий приостановился и отправил в Варшаву казацких послов с жалобами и объяснениями, но в это самое время короля Владислава постигла смерть в Мерече, подавшая повод к толкам об отраве. В Польше наступило безкоролевье, предстоял новый выбор короля.
По усильной просьбе брацлавского воеводы Адама Киселя, хотевшего как-нибудь протянуть время, Хмельницкий согласился вступить в переговоры и до сентября не шел с войском далее на Польшу, но мало доверяя возможности примирения с поляками, написал грамоту к царю Алексею Михайловичу, в которой изъявлял желание поступить под власть единого русского государя, чтоб исполнилось, как он выражался, «из давних лет глаголемое пророчество». Он убеждал царя пользоваться временем и наступить на Польшу и Литву в то время, когда казаки будут напирать на ляхов с другой стороны. Московский царь не воспользовался тогда удобным случаем, а сам Хмельницкий напрасно потерял несколько месяцев в бесполезных переговорах с Киселем и его товарищами, облеченными званием комиссаров.