В 1590 году нереестровые казаки во главе со своим гетманом Кшиштофом Косинским, происходившим из польской шляхты, подняли восстание. После гибели Косинского его сменил переяславский полковник Иван Лобода, а затем — Павел Наливайко. Польским войскам во главе с князем Константином Острожским, православным магнатом, сын которого Януш, однако, уже был католиком, удалось подавить восстание в 1596 году, причем в решающей битве в 1594 году легло до 3 тысяч казаков. Два года спустя, окруженные гетманом Жолкевским в урочище Солонице близ Лубен, казаки капитулировали, согласившись выдать атаманов и все военные запасы, в том числе 31 пушку. Попавшие в плен вожди мятежа Наливайко, Лобода, Кизим и Мазепа были подвергнуты мучительной казни — их сожгли живьем в медном быке.
В 1619 году под давлением казаков реестр был увеличен до 3 тысяч человек, но вне его осталось более 10 тысяч казаков, а вместе с ними — горючий материал для новых мятежей. В 1625 году, после нового восстания под руководством Жмайло, число реестровых казаков выросло до 6 тысяч, но вне реестра теперь было уже около 40 тысяч казаков. Многие не попавшие в реестровые казаки уходили в Сечь, где в 1629 году насчитывалось уже 40 тысяч запорожских казаков.
В 1630 году восстали десятки тысяч «новых казаков» во главе с беглым крестьянином Тарасом Федоровичем (Тарасом Трясыло). Восставшие пошли походом с Сечи на Украину, где к ним присоединились и реестровые казаки. Под Корсунем повстанцы окружили польское войско гетмана Конецпольского. Последнему удалось договориться с реестровыми казаками. В разгар сражения они перешли обратно на сторону поляков, схватили и казнили Тараса.
В 1637 году новое восстание возглавил запорожский казак Павлюк. Оно охватило Киевщину, Полтавщину и Черниговщину. Повстанцы уничтожили старшину реестровых казаков, польскую и украинскую шляхту 14-тысячному польскому войску во главе с гетманом Потоцким в 1638 году с большим трудом удалось уничтожить 10-тысячную армию Павлюка. Потоцкий вспоминал: «Так упорно и непокорно было то мужичье, что никто из них не просил о мире и прощенье вины. Напротив, они только кричали, чтобы всем умереть в бою с нашим войском, и все действительно умерли, сражаясь против нас. И даже те, которым не хватало пуль и оружия, оглоблями и дышлами били наших солдат». После поражения реестровые казаки выдали Павлюка и его приближенных поляков. Казненного Павлюка сменил гетман Остраница, а после гибели Остраницы — полковник Гуня, но восстание вскоре было подавлено. Теперь реестровых казаков стало меньше 6 тысяч, и была отменена выборность почти всей казачьей старшины. Реестровые казаки сохранили право избирать лишь двух есаулов и несколько сотников. Жить казаки могли только в Черкасском, Корсунском и Чигиринском староствах.
В конце 1647 года Чигиринский сотник Зиновий Богдан Хмельницкий, происходивший из мелкопоместной украинской шляхты, испытавший немало притеснений от поляков (один шляхтич убил его сына, разорил хутор и похитил жену), бежал в низовья Днепра, где, собрав отряд беглых казаков, напал на польскую крепость Кодак, запиравшую выход из Сечи, и захватил ее. После этого успеха Запорожская Сечь избрала Хмельницкого своим гетманом. Он обратился с воззванием к населению Украины «Никогда вы не найдете возможности свергнуть польское господство, если теперь не сбросите целиком иго польских чиновников и не добудете свободы, той свободы, которую наши отцы купили своей кровью… нет иного способа, кроме как победить врага силой…»
Хмельницкому удалось заключить союз с крымским ханом. Польское командование недооценило серьезность ситуации. Коронный гетман Николай Потоцкий считал, что у Хмельницкого лишь 2 тысячи казаков и не более 500 татар перекопского мурзы Тугай-бея. В действительности же у Хмельницкого было до 8 тысяч запорожцев и примерно столько же татар.
На Запорожье в апреле 1648 года двинулся польский отряд в 5–6 тысяч человек во главе с сыном гетмана Потоцкого Стефаном. Параллельно ему по Днепру на лодках плыл отряд реестровых казаков полковника Барабаша в 4–6 тысяч человек, усиленный несколькими сотнями немецких ландскнехтов Запорожцы ждали противника у Желтых Вод — притока реки Ингулец. 3 мая реестровые казаки убили Барабаша, истребили немецких пехотинцев и присоединились к Хмельницкому.