Після возз'єднання України з Росією російський уряд поставив мету — дати відсіч наступові поляків і добитись повного визволення України і Білорусії. Важливу роль в дальших військових подіях 1654—1658 pp. на Україні відігравав Київ.
В лютому 1654 року після Ради у Переяславі на прохання Богдана Хмельницького до Києва разом з військом прибули російські воєводи Д. С. Куракін й Ф. Ф. Волконський для захисту жителів від
Для російського гарнізону у Верхньому місті були споруджені «солдатские и стрелецкие избы». Тут заселялися Стрілецька і Рейтерська слободи, згодом однойменні вулиці.
На початку 1654 року розгорнулось будівництво фортеці в Старому місті з баштами, острогом, ровом і мостами. В березні острог і башти були збудовані. Це було вчасно, бо недалеко від Білої Церкви з'явились роз'їзди польського війська. У зв'язку з цим терміново було сформовано загін, який і виступив на допомогу київському гарнізону. У червні 1654 року у відповідь на царську грамоту Б. Хмельницький повідомив російський уряд про його готовність діяти разом з російськими військами, які оборонял и Київ.
Влітку польське військо під командуванням Потоцького вторглося на Правобережжя і підійшло до Києва. Однак Б. Хмельницький і київський воєвода, добре організувавши оборону, відбили наступ, і ворог не зміг оволодіти містом.
25 червня 1655 року київський воєвода Ф. Ф. Волконський послав до міста Петрикова у Білорусію загін російських стрільців і українських козаків під командуванням полковника П. Яненка, який завдав поразки полякам і повернувся до Києва. Тоді ж на Прип'ять був відправлений загін суден із стрільцями, які успішно діяли проти польських загонів на Поліссі.
Після смерті Богдана Хмельницького у 1657 році владу захопив І. Виговський, якого частина старшини, що підтримувала його, проголосила гетьманом. З метою придушення руху опору серед українського народу, І. Виговський закликав у 1658 році на Лівобережжя татарські загони та встановив тісні стосунки з Польщею. В травні 1658 року київський воєвода Бутурлін повідомляв російський уряд, що Виговський «призвал к себе крымских людей и с ними соединился и провел их..., а с польськими людьми беспрестанно ссылается...».
Влітку 1658 року частина старшини на чолі з І. Виговським відкрито виступила проти Росії. В зв'язку з цим російський уряд провів ряд заходів. Воєводою у Київ замість Бутурліна був призначений Б. Шереметьев. Спішно було добудовано Київську фортецю. Війська весь час були напоготові.
І. Виговський теж готувався до військової кампанії проти російських військ у Києві. В середині 1658 року він направив 20-тисячне військо на Київ. В поході брали участь і татари. Військо під проводом брата зрадника — Данила Виговського— намагалось оволодіти Києвом, однак російські війська при підтримці киян дали йому рішучу відсіч. Б. Шереметьев захопив трофеї і полонених, які признали, що «под Киев пришли по большой неволе, старшины де их высылали, бив, а иных рубили».
У вересні 1658 року в Гадячі Виговським було підписано договір, за яким Україна, по суті, віддавалася під владу шляхетської Польщі. Після цього польські панівні кола почали підготовку до нової війни з Росією, намагаючись повернути Київ і Україну під владу Польщі. Російський уряд прийняв рішення про введення військ в деякі міста Лівобережної України. Проти І. Виговського та його прибічників почав ширитись народний рух. Його війська змушені були відійти з Лівобережжя. Всі спроби верхівки старшини, що орієнтувалася на панську Польщу, захопити Київ, були марними.
Український народ, обурений поверненням на Україну, за Гадяцькою угодою польських панів, підняв повстання. На допомогу повстанцям російський уряд послав військо. Проти Виговського виступила і переважна більшість козацьких полків. Втративши гетьманство, він втік у Польщу.
В таких умовах у 1660 році почалася війна Росії з Польщею. Ця війна, що тривала майже сім років, була жорстокою і виснажливою. Вона вимагала значних матеріальних витрат і великих людських жертв. Обидві сторони, виснажені цією війною, жадали миру.
Андрусівське перемир'я 1667 року, укладене на тринадцять з половиною років поклало край цій війні. За Андрусівським перемир'ям Правобережна Україна, крім Києва, залишилась під владою Польщі, а Запоріжжя мало підлягати Росії і Польщі; отже, мрія українського народу про возз'єднання всіх його земель у складі Росії залишилась нездійсненною. Ця угода царизму з шляхетською Польщею викликала велике незадоволення народних мас України. Однією з головних в Андрусові була суперечка через Київ. Польські уповноважені вперто відмовлялись віддати Київ Росії. Дроте, зрештою, змушені були згодитись на присутність у місті російських військ протягом двох років, після чого Київ мав відійти до Польщі.