Не пориваючи з Росією, ради вирішили шукати й інших союзників у боротьбі з Польщею. Ними потенційно залишалися Швеція, Молдавія, Валахія й Трансільванія. Українські дипломати Данило Грек, Силуян Мужиловський та Іван Ковалевський розгорнули активну діяльність. У вересні 1656 р. Україна підписала з Трансільванією союзницький договір, де однозначно заявляла про свої права на «всю Русь до Вісли». В листопаді Трансільванія уклала аналогічний договір зі Швецією, і так Україна опинилася в коаліції держав, одна з яких перебувала в стані війни з Росією. Самостійна політика українського гетьмана викликала сильне невдоволення російського уряду. Всі запевняння Хмельницького царю у тому, що союз спрямований проти Польщі, а не проти Росії, не знаходили розуміння. Зовнішньополітичний курс українського уряду вступав у явну суперечність із задумами російської дипломатії.
У грудні 1656 р. гетьман направив на допомогу трансільванському князю Юрію Ракоцію, котрий розпочав воєнні дії проти Польщі, 20-тисячне військо київського полковника Антона Ждановича. Незабаром до нього приєднався полк Івана Богуна. Разом з трансільванцями й шведами козаки розгромили польську армію під Замостям, брали Краків, Сандомир, Люблін, Варшаву та інші польські міста. Козацька старшина домагалася від польського й шведського королів визнання своїх прав «на всю стару Україну або Роксоланію, де є грецька віра та існує їхня мова аж по Віслу». До визнання Української держави в таких межах почала схилятися й частина шляхетства західних земель. Шляхта Турово-Пінського повіту заявила про своє приєднання до Української держави «на віки вічні». Гетьман підтвердив усі її права та вольності, зокрема й рівноправність римо-католицького віросповідання. З аналогічним проханням до Хмельницького звернулися шляхта Волині, а також відомий магнат Степан Четвертинський. Почалося поступове запровадження козацького адміністративно-територіального устрою в західноукраїнському регіоні. Ніколи позиції Української держави не були такими сильними й визнаними місцевою владою, як взимку та навесні 1657 р.
Розгром Польщі, грабунки та розбої різноплемінного війська пробудили в польському народі нечувані патріотичні почуття. Героїчна оборона від шведів монастиря в Ченстохові надихнула населення на масові виступи проти загарбників. На чолі патріотичних сил Польщі став талановитий воєначальник Стефан Чарнецький. Допомогли Польщі й сусідні держави, котрі не хотіли порушення політичної рівноваги в Європі. Австрійський імператор Фердинанд III вирядив на допомогу королю Яну Казимиру свої війська. Данія оголосила війну Швеції й тим відволікла її армію на себе. Залишені напризволяще трансільвансько-українські війська мусили відступити з Польщі. Жданович і Богун з великими втратами відвели полки до місць постійного розквартирування, а Юрій Ракоцій у липні 1657 р. був розгромлений поляками й татарами. Польща постала з попелу, а Україна зазнала чергової поразки.
