Ослабление Речи Посполитой побудило шведского короля Карла X Густава объявить ей под ничтожным предлогом войну. Встречая слабое сопротивление, шведские войска заняли почти всю Польшу вместе с ее столицей Варшавой, а также часть Литвы и Белоруссии, где шведов поддержал крупнейший литовский магнат Януш Радзивилл. Вмешательство Швеции резко изменило расстановку сил в Восточной Европе. Легкие победы в Польше значительно усилили положение Швеции, утвердившейся на берегах Балтийского моря. Считая, что польская армия надолго потеряла свою боеспособность, русское правительство заключило с Польшей перемирие в Вильно и начало войну против Швеции (1656—1658).

В этой войне важное значение имел вопрос о получении Россией выхода к Балтийскому морю. Русские войска взяли Кокнесе (Кокенгаузен) на Западной Двине и начали осаду Риги. Одновременно другой русский отряд взял Ниеншанц на Неве и осадил Нотебург (Орешек).

Война России со Швецией отвлекла основные силы обоих государств от Речи Посполитой, где началось широкое народное движение против шведских захватчиков, которое привело к очищению территории Польши от шведских войск. Правительство польского короля Яна Казимира, не желая мириться с потерей украинских и белорусских земель, возобновило борьбу против России. Ценою территориальных уступок Речь Посполитая в 1660 г. заключила с Швецией Оливский мир, что дало возможность бросить все вооруженные силы против русских войск. Это побудило московское правительство заключить вначале перемирие, а потом мир со Швецией (Кардисский мир 1661 г.). Россия вынуждена была отказаться от всех своих приобретений, полученных в Прибалтике в ходе русско-шведской войны.