Перейдя речку Сомовку, отступавшие казаки и татары вдруг превратились в наступавших, а в тылу Пожарского появились татары и казаки, бывшие в засаде, Ловушка удалась. Московские войска были окружены и подверглись разгрому. Пожарский и князь Львов, находившийся с ним, были взяты в плен и с ними 5000 конницы. Пленных вывели в поле и всех уничтожили. Разгромив Пожарского, Выговский двинулся обратно к Конотопу, против Трубецкого. Трубецкой оставил Конотоп, отступил к Путивлю, отбиваясь от противника артиллерией. Выговский с ханом пошли на Ромен и Годяч, но в пути получили донесение, что Юрий Хмельницкий с запорожцами напал на Крым, погромил несколько улусов и взял много пленных. Хан отделился от Выговского и пошел в Крым. Выговский, не дождавшись помощи от польского короля, ушел в Чигирин.
Несмотря на очень тяжелое поражение, понесенное под Конотопом, положение на Украине оставалось не безнадежным. Потоцкий доносил королю: «Не соизвольте королевская милость ожидать для себя ничего доброго от здешнего края. Все жители западной стороны Днепра скоро будут московскими, ибо перетянет их восточная сторона. Благоразумнейшие из старших молят Бога, чтобы кто-нибудь взял их под свою руку или вы, или царь и не допускали чернь до такого своеволия». Положение Выговского было отчаянным. Переяславский полковник Цецура стал сторонником Москвы, перебил всех, кто был за Выговского, и вошел в контакт с князем Трубецким. Его примеру последовали нежинский, черниговский, киевский и лубенские полки, которые били челом и присягнули московскому царю.
Юрий Хмельницкий тоже принял московскую сторону, и к нему на западной стороне присоединилось 10 000 казаков. Он писал Шереметьеву, что войско служит великому государю. Решено было созвать Раду. Рада постановила отнять знамя у Выговского и передать его Хмельницкому. Войско под начальством Трубецкого перешло из Путивля в Переяславль и встречалось везде с торжеством. Полковник Цецура с полком вышел встречать московские части за пять верст. Все полковники и посольства снова торжественно принесли присягу московскому царю.
17 октября в Переяславле была созвана Рада. Обеими сторонами Днепра гетманом был избран Юрий Хмельницкий. Старые и новые статьи определяли обязанность гетмана и казаков, в которых указывалось, что гетман с войсками должен быть готовым на царскую службу. Без государева указу на войну не ходить, царским воеводам быть в Переяславле, Чернигове, Бреславле, Умани для обороны от неприятеля. Реестровые казаки освобождались от постоев войск, от нарядов подвод. Знамена, пушки и большую верховую пушку, взятые под Конотопом, приказано было отослать в Киев. Беглых крестьян выдать и впредь не принимать. Рада поставила «быть так, как написано». В 1659 году гетман и старшины принесли присягу.
Присоединение днепровских казаков к Москве вызвало тревогу в Польше и Крыму, и между ними начались переговоры для совместных действий против Москвы. Среди казаков – противников присоединения к Москве – также выражалось неудовольствие. В Москву было снаряжено посольство, возглавлявшееся Одинцом и Дорошенко, бить челом, чтобы: 1) московских войск нигде, кроме Переяславля и Киева, не было, 2) чтобы суд над местным населением зависел от местных властей, 3) чтобы киевский митрополит подчинялся не московскому, а византийскому патриарху. Последнее требование противоречило постановлению Рады, утвердившей, что киевский митрополит должен подчиняться московскому.
Начиналась новая война с Польшей, на стороне которой были крымцы. У Шереметьева было 60 000 войска, в том числе 11 полков казаков, во главе с полковником Цецура. Запорожцами было выслано два полка, а кошевой в Запорожье остался с 10 тысячами, из которых кошевому Серко с 5000 было приказано промышлять против Крыма. Хмельницкий просил Москву прислать для поддержки еще войск, так как на стороне Польши будут татары. Из Москвы ответили, что на помощь казакам посылаются из Белгорода Скуратов и князь Щербатов. Донским казакам приказано промышлять против Крыма с Дона.
Шереметьев встретил 30 000 поляков и с ними 60 000 татар. Он отступил к Чудову, где был осажден польскими и татарскими войсками. С Хмельницким поляки начали переговоры, и он присягнул польскому королю. Шереметьев принужден был к сдаче. Цецура отделился от него раньше. Поляки передали Шереметьева татарам, и он был отправлен в Крым. Чудовское поражение было еще более тяжелым, нежели конотопское. Более молодые и способные воеводы погибли, и большая часть армии была уничтожена. Днепровские казаки перешли на службу польского короля, который сразу взял их в «ежовые рукавицы», давая понять, что с вольницей покончено. Не менее тяжелыми последствиями поражение это сопровождалось и для слободского населения. Правобережная часть ее подверглась страшной разрухе поляками и их союзниками татарами. Оставшееся население превращено было в холопей польских помещиков.
