В 1656–1657 гг. Ромодановский служил воеводой в Белгороде. Белгород был крепостью на южной окраине Московского государства, центром целого военного округа – Белгородского разряда. Это назначение было весьма ответственным. Однако впереди князя Григория Григорьевича ждали еще более важные «службы».
После смерти Б. Хмельницкого казаки избрали его преемником Ивана Выговского. Этот выбор был сделан без ведома Москвы и сильно расстроил царя. Желая внушить казакам должное уважение и обеспечить контроль над ситуацией на Украине, царь отправил к Выговскому представительное посольство во главе с одним из наиболее видных воевод – князем А. Н. Трубецким. Посольство подкреплялось значительными военными силами, которыми командовали князь Г. Г. Ромодановский и В. Б. Шереметев. Ромодановский вступил на Украину и занял Переяславль и Пирятин. Выговский, не имея возможности оказать сопротивление, был вынужден явиться на переговоры к Ромодановскому. Гетман смирился и даже согласился на водворение московских воевод в украинские города.
Смирение Выговского было ложным. В 1658 г. он изменил России и заключил Гадячский мир с Польшей, признав над собой власть короля. В поход на Украину вновь отправились полки во главе с князьями Ф. Ф. Куракиным и Г. Г. Ромодановским. Они восстановили власть царя над Левобережной Украиной, не оказавшей почти никакой поддержки мятежному гетману. Немногочисленные попытки сторонников Выговского оказать сопротивление русским войскам Ромодановский подавлял без труда.
В следующем году князь захватил и сжег крепость Борзну, затем, соединившись с Куракиным, разгромил Выговского под Нежином. Гетман бежал в Польшу, а на его место был избран сын Богдана Хмельницкого – Юрий. В Переяславле во время утверждения нового гетмана находился с полками Григорий Ромодановский.
Встреча победоносного воеводы в Москве была торжественной. В январе 1660 г. сам царь встречал полки Ромодановского за Калужскими воротами и пожаловал воеводу «к руке». Беспрецедентное проявление царской милости было признанием выдающихся заслуг князя в покорении Украины. Богатые награды – шуба на золотом атласе, кубок, придачи к окладу (80 рублей и «на вотчину» 600 ефимков (золотых монет)) – ожидали князя в Москве. Однако отдохнуть от ратных трудов ему не удалось, уже через три дня он скакал в Белгород, снова приняв должность тамошнего воеводы. Украина опять забурлила, и Ромодановского ждали новые походы.
На этот раз изменил Москве Юрий Хмельницкий. В союз с ним вступили крымские татары. Ромодановский ограничивался оборонительной стратегией – таков был приказ Москвы. Тем временем на Украине взяли верх сторонники России. Хмельницкий был изгнан, но летом 1662 г. вернулся с новым войском и осадил Переяславль. Князь Григорий Григорьевич в союзе с верным Москве гетманом Самко выступил против изменника.
Русские войска в жестоком бою захватили укрепленный лагерь Юрия Хмельницкого под Каневом и наголову разгромили его полки. Самому незадачливому гетману чудом удалось избежать плена. Ромодановский отошел за Днепр, предоставляя казакам самим разбираться, кого они желают видеть своим гетманом.
Братоубийственная война на Украине продолжалась. Летом 1663 г. гетманскую булаву принял кошевой Запорожского войска Иван Брюховецкий. Его власть распространялась только на Левобережную Украину. На Правобережье считался гетманом Павел Тетеря, которого поддерживали польский король и крымский хан. Король Ян Казимир вторгся на Украину, но не смог удержаться и в январе 1664 г. двинулся на север, против русских сил. Навстречу ему к Глухову подошел Ромодановский. Битва продолжалась целый день, и король принял решение отступать. Московские полки преследовали польское войско. Ромодановский накрыл огнем пушек переправу королевских войск через Десну. Ян Казимир отступил с большими потерями.
Ромодановский вернулся к руководству Белгородским разрядом. В 1665 г. он был пожалован в бояре и три следующих года провел в Москве. В 1667 г. был заключен Андрусовский мир с Польшей, закрепивший за Московским государством обширные западнорусские и белорусские территории. Левобережная Украина признавалась владением царя, Правобережная с Киевом – короля.
Брюховецкий, потеряв надежду на помощь Москвы в борьбе с новым гетманом Правобережной Украины Петром Дорошенко, обратился к турецкому султану. В Москву стали проникать известия, что Брюховецкий намеревается передаться в турецкое подданство. В январе 1668 г. гетман начал изгонять московских воевод из украинских городов. Князь Григорий Григорьевич был снова призван к полкам. В марте он находился уже в Белгороде. Тем временем Брюховецкий был убит, а Дорошенко объявил себя гетманом обеих частей Украины. На Левобережье он отправил наказным гетманом Демьяна Многогрешного.