В 1589 году, когда срок перемирия истек, на польском престоле уже сидел шведский королевич. Но в Москве скоро разгадали нового польского короля. Около этого времени один подьячий, отправленный в Литву для собрания вестей, выражался о нем так: «короля Сигизмунда держать ни за что, потому что промыслу в нем нет никакого, и неразумным его ставят, и землею его не любят, потому что от него земле прибыли нет никакой: владеют всем паны». В Москву даже сообщали, что Сигизмунд непрочен на своем престоле и что особенно к нему нерасположена Литва, которая по-прежнему отнюдь не желает воевать с Москвой. Притом Московское государство успело уже несколько отдохнуть от предыдущих поражений и собраться с силами. Поэтому, когда возобновились переговоры со Швецией, Москва снова и более решительным тоном потребовала возвращения Нарвы, Ямы, Копорья и Корелы, а на отказ шведов отвечала большим походом. Сам царь выступил с многочисленным войском, сопровождаемый и руководимый ближними воеводами: Борисом Годуновым и Феодором Никитичем Романовым.
В январе 1590 года Яма была взята; затем начальник передового полка удалой князь Димитрий Хворостинин разбил шведского генерала Банера близ Нарвы. Русские осадили этот город. Первый приступ был отбит, и началось бомбардирование. Опасаясь потерять сей важный пункт, шведы возобновили переговоры и предлагали возвратить Ивангород, Яму и Копорье. Русские требовали, кроме того, и Нарвы; однако согласились на предложенную уступку, и, довольствуясь обещанием еще больших уступок на следующем посольском съезде, заключили годовое перемирие. Дело в том, что Борис Годунов, при всех своих способностях, не обладал храбростью и воинским талантом и в то же время не желал, чтобы этими качествами выдвинулся помимо его какой-либо другой боярин. Таким образом, Нарва, которая едва ли могла выдержать настойчивое бомбардирование и новый приступ, осталась в руках неприятелей, а Годунов с царем возвратился в Москву торжествовать победу над шведами. Вскоре военные действия возобновились. Между прочим, русские войска, под начальством Ивана Годунова, ходили в Финляндию и безуспешно осаждали Выборг. Польский король показывал намерение также начать войну с Россией, если русские не откажутся от Нарвы, которая будто бы должна принадлежать Польше. В таких затруднительных обстоятельствах в январе 1591 года царь собрал думу с участием духовенства и спрашивал совета. По решению этой думы, с Польшей заключено было двадцатилетнее перемирие с условием во время этого срока не трогать Нарвы.Война со шведами протянулась до самой смерти Сигизмундова отца, короля Иоанна. После него возникла борьба за шведскую корону между Сигизмундом и дядей его Карлом. Последний, как правитель государства, поспешил прекратить войну с русскими и заключил с ними сначала двухлетнее перемирие (в 1593 году), а потом и вечный мир в мае 1595 года у Тявзина, под Нарвой. Шведы сверх Ивангорода, Ямы и Копорья уступили нам Корелу (Кексгольм) и половину Лапландии с городом Колой.