І знову перед гетьманом загострилася проблема пошуку допомоги зовні. Реально її можна було одержати від Порти чи Московії. Більшість старшини надавала перевагу останньому варіанту, що зумовлювалося приналежністю тієї до православного віросповідання, наявністю в історичній пам’яті ідеї спільної політичної долі за часів княжої Русі, відсутністю антиросійських настроїв, близькістю мови й культури. А військово-політична слабкістю Росії у порівнянні з Османською імперією давала надію на збереження Україною повнішої державної самостійності.
В результаті тривалих переговорів 11 жовтня 1653 р. Земський собор вирішив прийняти Військо Запорозьке «під свою государеву високу руку» й розпочати війну проти Речі Посполитої. 29 жовтня посольство В. Бутурліна виїхало в Україну для юридичного оформлення цього акту з боку гетьмана й старшини. У такий спосіб Московія прагнула запобігти небезпечному для себе зближенню України з Портою і небажаному зміцненню Польщі у разі її поразки.
Хоча скликана 18 січня 1654 р. Переяславська рада ухвалила рішення про прийняття протекції царя, подальші переговори ледь не зірвалися через відмову російського посольства присягнути від імені царя, що той не віддасть українців польському королеві й не порушить їхніх прав та вільностей. Лише усвідомлення цілковитої безвиході, неспроможності власними силами відстояти незалежність, довести до переможного кінця війну з Польщею й домогтися возз’єднання українських земель у межах єдиної держави змусило гетьмана й старшину погодитися на однобічну присягу цареві як протектору.
Наприкінці березня в Москві був укладений договір, що увійшов в історію під назвою «Березневих статей». Він передбачав цілковите збереження за козацькою Україною витворених форм правління, території, судочинства, армії (в 60 тис. реєстрових козаків), фінансової системи, територіально-адміністративного поділу, нової моделі соціально-економічних відносин, цілковитої незалежності в проведенні внутрішньої політики. Важливе значення мала реалізація Б. Хмельницьким ідеї пожиттєвого гетьманства. Суверенітет України частково обмежувався в царині зовнішньополітичної діяльності (заборонялися прямі стосунки з Річчю Посполитою і Портою), а також обов’язком виплачувати данину до московської скарбниці.
У відповідь на підписання Переяславської угоди поляки й татари об’єдналися проти України, уклавши влітку 1654 р. «Вічний договір» про взаємну допомогу. В листопаді 30-тисячна армія вторглася у Брацлавщину. На початок 1655 р. 50 міст Поділля були повністю зруйновані, десятки тисяч подолян знищені. До кінця березня край перетворився на руїну. За допомогою жовнірів татари зруйнували близько 270 міст і сіл, 1 тис. церков, захопили у неволю близько 200 тис. осіб. Тільки немовлят було вбито не менше 10 тис. Ці жахливі події стали важким ударом для гетьмана, котрий почав утрачати надії на можливість одержання від Московії ефективної допомоги. Довідавшись про відхід на початку квітня татар до Криму, він послав у Брацлавщину полки І. Богуна та М. Зеленського, які до середини травня звільнили її землі від поляків.
Дочекавшись підходу московського війська, 11 липня Б. Хмельницький виступив у похід, прямуючи до Галичини. У середині серпня українсько-московське військо взяло в облогу Кам’янець-Подільський, під стінами якого гетьман прийняв шведського посла й погодився на спільні дії зі шведами проти поляків. Не гаячи часу, він вирушив до Львова і після розгрому 29 вересня коронного війська під Городком розпочав облогу міста. На початку жовтня Б. Хмельницький направив війська до західних кордонів України, щоб поширити свою владу на весь цей регіон.
Після того як гетьман заручився підтримкою Георгі Ракоці Семигородського, він здійснив спробу спільного походу на Польщу з метою її розподілу. Позиція Хмельницького була безкомпромісна: всі етнічні землі мали перейти під владу України. Однак, після того, як шведи почали вести збройні дії й проти Московії, в стосунках її з Гетьманщиною з’явилося напруження.
Зрештою Москва, налякана успіхами Швеції в Прибалтиці, в 1656 р. у Вільно (Вільнюсі), не повідомивши українську сторону, уклала мир з Польщею. Обурені козацька верхівка й Б. Хмельницький відкрито звинуватили царя у зраді й порушенні Переяславської угоди.
Тим часом об’єднаний українсько-семигородський похід на Польщу закінчився провалом. Незадоволене козацтво вчинило заколот, звинувативши у поразці гетьмана. 4 вересня 1657 р., уражений звісткою про поразку, Б. Хмельницький помер у гетьманській столиці Чигирині.
Зрозуміло, що українського лідера не оминули невдачі, помилки та прорахунки (серед них були Берестечко, катастрофічна молдавська кампанія, провал спільного козацько-семигородського походу на Польщу, нездатність змусити як союзників, так і ворогів визнати цілісність України). Тож оцінка його постаті відрізняються, залежно від позиції того чи іншого автора.
В середині XІX ст. батько сучасної української історіографії М. Костомаров вихваляв Хмельницького за те, що він установив зв’язки з Росією й закидав йому закулісні зносини з турками. На відміну від нього Т. Шевченко дорікав Богдану, що той віддав Україну під зверхність Росії. Ще гостріше критикував гетьмана інший видатний мислитель XІX ст. – П. Куліш – він, нібито, започаткував добу смерті, розрухи, анархії та культурного занепаду. У XX ст. М. Грушевський висловлював сумніви щодо наявності у Хмельницького чітко окреслених цілей, доводячи, що його вчинки визначалися скоріше обставинами, а не навпаки. Проте більшість видатних українських істориків на чолі з В. Липинським дійшли висновку, що гетьман намагався закласти підвалини української державності свідомо та послідовно й що без цих спроб відродження держави у новітні часи було б неможливим. Радянські, а нині російські історики схвалюють дії Хмельницького, хоч і з інших причин. Вони підкреслюють його роль як провідника повстання пригноблених мас і, особливо, здійснене ним об’єднання (чи, за їхньою термінологією, возз’єднання) України та Московії.
Незалежно від тонкощів наукових оцінок народ завжди проявляв любов до «батька Богдана». У свідомості величезної більшості українців аж дотепер Хмельницький залишається великим визволителем, героїчною постаттю, яка силою своєї індивідуальності й розуму підняла їх із багатовікового паралічу бездіяльності та безнадії й вивела на шлях національного і соціально-економічного звільнення.