5 октября Хмельницкий получил от поляков приглашение лично явиться к Потоцкому и Любомирскому чтобы заключить мирное соглашение. 8 октября гетман приехал в польский стан. По согласию со своими старшинами он подписал так называемый Слободищенский договор, по которому Украина снова становилась частью Речи Посполитой на условиях Гадячской унии. На следующий день 19-летний гетман дал присягу в верности королю. Вечером того же дня он передал письмо полковнику Цецуре с извещением, что заключил мир с поляками, и призывом к полковнику последовать его примеру.
Утром 11 октября Цецура прислал ответ. Он писал, что уйдет от москалей, как только убедится, что гетман действительно находится у поляков. Тогда Юрий выехал на холм под гетманским бунчуком. Увидев его, Цецура с двумя тысячами казаков ринулся наутек из лагеря. Но татары подумали, что это вылазка и бросились в атаку на них, а поляки кинулись защищать перебежчиков. Около двухсот казаков татары убили, остальные, окруженные польскими всадниками, благополучно добрались до гетмана.
Уход казаков Цецуры серьезно ухудшил положение Шереметева, которому уже никто не мог придти на помощь:
«От пушечной и гранатной стрельбы теснота была великая. С голоду ратные люди ели палых лошадей и мерли. Пороху и свинцу у них не стало».
Шереметев продержался еще 11 дней, а 23 октября сдался на следующих условиях:
1) Царские войска должны очистить города Киев, Переяслав, Нежин, Чернигов, оставя в них пушки и всякие пушечные запасы, после чего беспрепятственно отступят к Путивлю, взявши с собою имение свое и казну царскую.
2) Войско Шереметева, сдавши оружие, все военные запасы и хоругви, остается в обозе (таборе) три дня, а на четвертый выступает в города Кодно, Котелвню, Паволоч и ближние места.
3) Шереметев с начальными людьми остается у гетманов коронных и у султана крымского, пока царские войска не выйдут из Киева, Переяслава, Нежина и Чернигова; им позволяется оставить при себе только сабли и иметь сто топоров в войске для рубки дров; когда упомянутые города будут очищены, то войско, под защитою королевских полков, отпустится к Путивлю, где будет ему возвращено все ручное оружие; дорогою русских ратных людей не будут ни грабить, ни побивать, ни в плен брать; пищу себе и лошадям вольно им будет покупать.
4) Казаки, оставшиеся в таборе Шереметева по уходе Цецуры, выйдут наперед из обоза, оружие и знамена повергнут под ноги гетманов коронных и Москве нет до них никакого дела.
5) Шереметев с товарищами ручаются, что воевода князь Юрий Никитич Барятинский на все эти статьи согласится, приедет к гетманам и останется у них до очищения Киева, Переяслава, Нежина и Чернигова.
Если же он этого не сделает, то статьи договора войска Барятинского не касаются.
Шереметев отправил письма Борятинскому, стоявшему под Киевом, и воеводе Чаадаеву, находившемуся в самом Киеве, в которых просил согласиться на Чудновский договор. Но князь Борятинский вовсе не собирался капитулировать. Он написал Шереметеву:
«Я повинуюсь указам царского величества, а не Шереметева; много в Москве Шереметевых!».
Получив этот ответ, польские начальники решили задержать московское войско и воевод, поскольку главное условие капитуляции, относительно украинских городов, не было выполнено.