Через некоторое время после переговоров к казакам присоединилось мощное двадцатитысячное войско крымских татар во главе с Тугай-беем, комендантом охранявшей Перекопский перешеек крепости Феррах-Керман. Хроника Мехмеда Сенаи «Тарих-и Ислам Герай хан» («Книга походов. История Исляма Герая Третьего») содержит красноречивое описание восприятия заключенного союза крымским ханом, и его отношения к запорожским казакам и лично к Богдану Хмельницкому, подробное, однако заслуживающее того, чтобы привести его полностью: «В это самое время поместные дворяне страны Лехистан, то есть собаки, которые сходят за достопочтенных людей, находились в состоянии вражды с пограничными (Крыму) неверными днепровскими (запорожскими – Озю казагы) казаками и были заняты подготовкой, чтобы прийти с войском и уничтожить всех запорожских казаков, и тогда истый лев, военачальник запорожских казаков, то есть племени людей, бьющих в колокола, гетман по имени Мельниска (Богдан Хмельницкий), взлелеял в душе желание удостоиться чести стать мусульманином, а так как он истый борец, способный хорошо послужить Аллаху вечному, то, возможно, что он и станет мусульманином. И тогда этот Мельниска, человек умный и богатырь бесстрашный, выбросивший из сердца прежнюю враждебность к (мусульманской) вере, не имея никакого выхода, кроме как обратиться с просьбой о помощи, прислал своих полномочных послов, и те, исполнив церемониал покорности, пожаловались на свою слабость и на притеснения со стороны ляхов, а так как, согласно обычаям Чингизовым, обратившимся за помощью прощается их прежняя вражда и провинность, то последовал приказ прикрыть все прошлые обиды подолом прощения. Так как поддержка людей в их стремлениях достичь желаемого также была в обычаях прежних царей, а для сего царского дома это свойство особо присуще, то к упомянутому гетману Мельниске было проявлено милосердие. Сказав, что “те, кто бьет челом о наш высокий порог и проявляет покорность, все же, если они даже и гяуры, не заслуживают того, чтоб быть поруганными и уничтоженными своими врагами”, в ответ на их просьбу отправили на помощь несколько эмиров татар – гонителей врагов, назначив над ними сераскером и сердаром упомянутого коменданта крепости Ферахкерман Тугай-бека, а потом царь трона Сулейманова, подобный Искандеру хазрет падишах, самолично проследили за сборами в поход и газу и в начале благословенной весны препоясались саблей джихада».
Уже в конце марта первые татарские отряды присоединились к основным силам повстанцев и выдвинулись наперерез передовому отряду польского войска под командованием Стефана Потоцкого. 19 апреля 1648 г. эти силы блокировали коронных жовнеров в лагере в урочище при Желтых Водах (ныне Жовти Воды – город и небольшая речушка, приток Ингульца в Днепропетровской области Украины). Именно Тугай-бей со своими татарами первым атаковал поляков на левом берегу Желтых Вод, заставил их отойти на правый берег и занять оборону. Казаки и татары окружили шеститысячный отряд С. Потоцкого и комиссара реестровых казаков Я. Шемберка и навязали полякам оборону в неблагоприятных для них условиях. Реестровые казаки, видя бесперспективность противостояния и сочувствуя повстанцам, перешли на сторону Хмельницкого, после чего польское войско уменьшилось до четырех-пяти тысяч, тогда как окружившие их повстанцы вместе с татарами насчитывали не менее 15 тысяч человек. Когда же существенно потерявшие в количественном отношении и растерявшие былой боевой задор поляки не дождались подкрепления (реестровцы, как отмечено выше, массово переходили на сторону восставших) и попытались вырваться из облоги, то 5 мая в урочище Княжьи Байраки в верховьях реки Каменки казаки и татары догнали их и в ночь на 6 мая полностью разгромили – «всю лють свою Орда и казаки излили».
Это была первая значимая и чрезвычайно резонансная победа объединенных казацко-татарских войск над поляками. Множество жовнеров погибли (около 3 тысяч), и 50 шляхтичей попали в плен. Мужественно сражавшийся Стефан Потоцкий был дважды ранен, захвачен в плен, где умер от ран. Успех в очередной раз продемонстрировал эффективность взаимодействия казацкой пехоты и татарской конницы. Именно кавалерия крымцев, активно маневрируя, оперативно блокировала противника со всех сторон, не давала ему оторваться от основных сил повстанцев и загоняла его в глухую оборону в лагере, превосходя пехоту в открытом полевом сражении. Кроме того, присутствие татар деморализовало поляков и подтачивало их волю к сопротивлению. Очевидно, что без успешного союза с крымцами исход как этой битвы, так и всей войны был бы совершенно иным. Так крымские татары помогали украинскому народу в его национально-освободительной войне с Польшей, продолжая выстраивать противоречивые отношения заклятой дружбы и закадычной вражды, существовавшие до этого и сохранившиеся в будущем.