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  烏克蘭哥薩克反抗波蘭立陶宛聯邦的赫梅利尼茨基起義是這起衝突的導火索。哥薩克人領導人博格丹·赫梅利尼茨基主要從阿列克謝一世獲得外國支援,並答應給他的盟友報酬。但因1651年的土地會議在將哥薩克放入莫斯科的勢力範圍,及在反抗波蘭的戰爭中加入哥薩克一方的問題上還猶豫不決,直到1653年新的人民會議最終批准將烏克蘭併入沙皇俄國,沙皇才加入戰爭。在哥薩克於佩列亞斯拉夫會議籤認協議後,俄波戰爭就變得不可避免了。

  1654年7月,兵力達41000人的俄軍(表面上由沙皇統帥,但實際上由親王亞科夫·切爾卡斯基、親王尼基塔·奧多埃夫斯基和親王安德烈·霍萬斯基指揮)佔領了邊境要塞別雷和多羅戈布日,並開始圍攻斯摩稜斯克。 因為立陶宛大指揮官亞努什·拉齊維烏帶著1000兵馬抵達較奧爾沙偏西處,俄羅斯在斯摩稜斯克情況危急。切爾卡斯基在什科洛夫擊敗拉齊維烏。在3個月的圍攻之後,斯摩稜斯克這一先前的俄波衝突中的主要目標在9月落入俄軍手中。  同時,親王亞列克謝·特魯貝茨科伊率領俄軍南翼從布良斯克到達烏克蘭。俄軍很快佔領了第聶伯河和別列津納河之間的領土,其中特魯貝茨科伊佔領了姆斯季斯拉夫爾和羅斯拉夫爾,而他的烏克蘭盟友佔領了霍梅爾。而費奧多爾·舍列梅捷夫指揮北翼軍從普斯科夫出征,佔領了立陶宛城市內維爾(7月1日)、波洛茨克(7月17日)和維捷布斯克(11月17日)。  因此波屬利沃尼亞佈滿了沙皇的部隊,並在盧扎和雷澤克內穩固地紮下根來。與此同時,赫梅利尼茨基與莫斯科貴族布圖爾林聯軍攻打沃利尼亞。儘管指揮官間內訌頗多,他們還是在年末攻佔了奧斯特羅格和羅夫諾。

  1655年冬春兩季,親王拉齊維烏在白俄羅斯發起反攻,重奪奧爾沙,並圍攻莫吉爾約夫。此次圍攻持續了3個月,但戰果未卜。1月,舍列梅捷夫和赫梅利尼茨基在阿赫馬托夫牽著波軍鼻子走,這時另一支波軍(與韃靼人聯盟)在拉什科夫擊潰了俄烏分遣隊。  這些不利情況讓沙皇擔心受怕,他從莫斯科迅速趕來,在他的催促下,指揮官開始發動一波大規模進攻。立陶宛軍隊很少發動有效的反抗,並在7月3日放棄了明斯克,將這座城市留給了哥薩克和切爾卡斯基部。立陶宛大公國首都維爾紐斯在7月31日被俄軍攻破。接著在8月,考納斯和赫羅德諾也被佔領。  另一方面,親王沃爾孔斯基從基輔出發,沿著第聶伯河和普里皮亞季河的上游游去,牽制立陶宛,並在途中佔領平斯克。特魯貝茨科伊部攻佔斯洛尼姆和克萊茨克,這時舍列梅捷夫在6月17日略微希望向前攻佔韋利日。一支立陶宛衛戍部隊依然在斯塔雷-比霍夫頑抗,這時赫梅利尼茨基和布圖爾林已經活躍於加利西亞。他們在9月發起對利沃夫的進攻,並在薩皮耶哈於佈列斯特附近戰敗後進入盧布林。

  俄羅斯對聯邦的入侵也使得瑞典國王卡爾十世在1655年入侵波蘭。  阿法納西·奧爾丁-納什喬金在11月2日與波蘭人談判停戰。隨後,在第二次北方戰爭中的1656年至1658年間的俄瑞戰爭中,俄軍開始向瑞屬利沃尼亞進發,並圍攻里加。  雖然警惕于波蘭的鬼鬼祟祟,赫梅利尼茨基還是不反對這份臨時休戰協議,支援沙皇。

  1657年,赫梅利尼茨基去世,他的繼位者是伊凡·維霍夫斯基。維霍夫斯基與波蘭人結盟,波蘭人隨後擊敗並擊退了瑞典人與他們的入侵。在這種情況下,沙皇與瑞典簽署了對他有利的瓦列爾薩里條約,這份條約允許他重新與波蘭人交戰,1658年10月,沙皇重新與波蘭人交戰。在兩年的和平狀態下,白俄羅斯貴族(與眾多哥薩克領導人)開始改變陣營,在白俄羅斯幫助波蘭人發起對俄羅斯的冬季攻勢。  在北方,薩皮耶哈封鎖維爾紐斯的嘗試被親王尤里·多爾戈魯科夫擊退(10月1日)。在南方,烏克蘭的維霍夫斯基未能讓基輔擺脫舍列梅捷夫的控制,重奪此地。但在1659年7月,維霍夫斯基與他的克里米亞韃靼人痛擊特魯貝茨科伊的軍隊,隨後圍攻科諾託普。  舍列梅捷夫的軍隊在8月從基輔出發,解除了維霍夫斯基對俄羅斯對烏克蘭的征服的威脅。在維霍夫斯基於切黑倫被擊敗並逃到波蘭時,哥薩克罷黜了他,並選舉赫梅利尼茨基之子尤里為烏克蘭新任酋長。

  1660年,形勢變得對波蘭有利。波蘭國王約翰二世在與瑞典簽署奧利瓦條約,第二次北方戰爭結束後,就能將他的所有軍隊投入到東部邊境了。  波軍發動了一波較大的攻勢,併到1660年年底前將俄軍逐出白俄羅斯。薩皮耶哈擊敗了霍萬斯基,舍列梅捷夫被迫在楚德尼夫投降。這時代最卓越的波軍將領是斯特凡·恰爾涅茨基:他在波隆卡戰役中牽制多爾戈魯科夫軍,並在1661年重奪維爾紐斯。聯邦軍隊一個接著一個地收復立陶宛大公國的其他城鎮。形勢的逆轉迫使沙皇接受卡爾迪斯條約,以避免重新與瑞典作戰。  直到1663年年末,波蘭國王渡過第聶伯河,侵入左岸烏克蘭。在他征途中的大多數城鎮在無抵抗的情況下投降,但是他1月對格魯霍夫的圍攻卻是慘敗,並在諾夫哥羅德-塞維爾斯基進一步遭受挫折。但是,俄軍在1664年夏於維捷布斯克的戰敗是戰爭中的最後一件知名事件。  停戰談判從1664年一直拖延至1667年1月,這時耶日·塞巴斯蒂安·盧博米爾斯基的起義迫使波蘭簽署安德魯索沃協議,在那份協議中波蘭將斯摩稜斯克和左岸烏克蘭(包括基輔)割讓給俄國。
1654年至1667年間的俄波戰爭(、))亦稱為十三年戰爭或第一次北方戰爭,這時沙皇俄國與波蘭立陶宛聯邦之間爆發的最後一場大規模衝突。1655年至1660年間,第二次北方戰爭也在波蘭立陶宛聯邦爆發,因此這幾場戰爭在波蘭並稱為洪水之戰。這場戰爭以俄羅斯的重大領土擴張結束,標誌著俄國崛起的開始。