《加佳奇条约》的签订引起一部分亲俄哥萨克上层和农民群众的反对。乌克兰再次爆发反维霍夫斯基的起义，起义领导人为伊·鲍贡和伊·西尔科。为避免乌克兰和白俄罗斯落入波兰或土耳其、克里木汗国之手，俄军及其支持下的哥萨克军向波军和维霍夫斯基的哥萨克军发起进攻，俄波之间重开战。1658年11月，俄国和瑞典签订停战协定。
随后，俄军在白俄罗斯和立陶宛向波军发起进攻。
1659年4月，俄军在乌克兰包围波军一部，6月失利。8月，俄军主力从基辅出发，在第聂伯河左岸地区告捷。维霍夫斯基逃亡波兰。鲍·赫麦尔尼茨基之子尤里·赫麦尔尼茨基当选乌克兰哥萨克统领。俄国取消了乌克兰的自治地位。
1660年5月3日，波兰和瑞典两国在格但斯克附近的奥利瓦签订和约，恢复两国原先的边界。波兰重整旗鼓反击俄军进攻。同年6月25日，波军在白俄罗斯大败俄军;接着10月8日，再败俄军。俄军被迫退守波洛茨克和莫吉廖夫。同年12月，波军相继收复维尔纽斯和格罗德诺。
1660年9月，波兰—鞑靼联军在楚德诺夫围攻俄军，11月3日，俄军由于弹尽粮绝被迫投降。与此同时，波兰迫使尤里·赫麦尔尼茨基宣布脱离俄国，效忠波兰国王。波军控制第聂伯河右岸乌克兰。波军企图夺占俄军坚守的基辅，始终未能奏效。第聂伯河左岸乌克兰的哥萨克不承认尤里·赫麦尔尼茨基，重选伊·勃柳霍维茨基为统领。乌克兰分成两部分。
1663—1664年冬季，波军向第聂伯河左岸乌克兰发起进攻，俄波战争进入白热化状态。双方先后在格卢霍夫和北诺夫哥罗德展开激战。波军战败，退回右岸。
1664—1665年，在第聂伯河右岸乌克兰爆发一部分哥萨克和农民反对波兰和亲波统领的起义，但动摇不了新统领效忠波兰国王的政策。
俄波之间长期的战争，造成波兰国库枯竭，无力再战。
1667年1月30日，俄波双方代表在斯摩棱斯克附近的安德鲁索沃签订停战协定：第聂伯河左岸乌克兰和白俄罗斯的一部分以及斯摩棱斯克等省归属俄国;第聂伯河右岸乌克兰和白俄罗斯一部仍归属波兰。俄波战争结束。
俄波战争以波兰的失败和乌克兰被两国瓜分而告终。17世纪中叶爆发的乌克兰哥萨克起义是一场伟大的民族解放战争。但在当时的历史条件下，俄国和波兰都不允许乌克兰获得真正的独立。俄波13年的战争，导致乌克兰一分为二，乌克兰人民遭受的民族压迫更为残酷。
这次战争进一步改变了两国力量的对比。波兰最终衰败下去，逐渐在欧洲大国政治中消失。俄国力量迅速膨胀，在政治、经济、军事上日益增长了实力：等级君主制正在向君主专制制度过渡，沙皇专制制度日趋形成;商品货币经济打破地区界限，正在形成全俄市场;强大的军队和源源不断的财政收入都成为俄国对外扩张、争夺欧洲霸权的重要基础。俄国经过18世纪初北方战争(1700—1721年)，终于跻身于欧洲强国之列。到18世纪末，沙皇叶卡特琳娜二世通过三次瓜分波兰，最终实现吞并乌克兰的目标。