В ноябре 1614 года поляки прислали московским боярам грамоту, в которой упрекали их в измене Владиславу и в жестоком обращении с польскими пленными. Последовали переговоры, которые начались 24 ноября 1615 года у Духова монастыря под Смоленском. Бояре заявили, что отказывают Владиславу в каких-либо правах на московский престол. Боевые действия возобновились с новой силой.
В апреле 1617 года королевич Владислав отправился с войском на Москву. Для того чтобы контролировать королевича, сейм направил с ним восемь специальных комиссаров. Главными целями поляков были: соединить Россию с Польшей неразрывным союзом, установить между ними свободную торговлю, возвратить Польше и Литве отторгнутые земли.
В конце сентября войско Владислава подошло к Дорогобужу. Местный воевода открыл полякам ворота и целовал крест Владиславу как русскому царю. Владислав приказал не разорять город. Более того, он торжественно прикладывался к крестам и образам, которые ему подносило православное духовенство. Казаки и дворяне города присоединились к польскому войску.
18 октября Владислав вступил в Вязьму. Отсюда он направил в Москву грамоту, где заявлял, что «по пресечении Рюрикова дома люди Московского государства, поразумев, что не от царского корня царю быть трудно, целовали ему крест». Теперь Владислав пришел, чтобы вернуть себе «от Бога данное и крестным целованием утвержденное» и быть отныне самодержцем всея Руси. Грамота не произвела в столице никакого впечатления.
Поляки потерпели неудачу при попытке овладеть Можайском и были вынуждены отступить к Вязьме. В королевском войске началось брожение: наемники и рыцари стали требовать денег. Однако казна была пуста. Ситуацию усугубили морозы и голод. Сейм посоветовал комиссарам заключить с русскими мир. Однако на предложения о перемирии бояре ответили отказом.
5 июня 1618 года польское войско выступило из Вязьмы на Москву. В конце июня начались бои за Можайск. 17 сентября королевич занял Звенигород, а 20-го стал лагерем в Тушино. Через несколько дней с польским войском соединились отряды украинского гетмана Петра Сагайдачного.
1 октября 1618 года поляки начали штурм Москвы. Несколько раз полякам удавалось ворваться в город, но русские успешно контратаковали. 20 октября на реке Пресне начались переговоры. Речь о воцарении Владислава уже не шла, поляки говорили лишь о городах, уступаемых Польше, и о сроках перемирия. Однако русские не собирались уступать, и переговоры ничего не дали.
Переговоры возобновились только в конце ноября в Деулине, недалеко от Троице-Сергиева монастыря, блокированного поляками. 1 декабря было подписано перемирие сроком на 14 лет и 6 месяцев. По условиям перемирия за поляками оставались захваченные ими Смоленск, Белый, Рославль, Дорогобуж, Серпейск, Трубчевск, Новгород-Северский и Чернигов. Кроме того, Польше передавались Стародуб, Перемышль, Почеп, Невель, Себеж, Красный, Торопец и Велиж. Царь Михаил отказывался от титула «князя Ливонского, Смоленского и Черниговского», который передавался королю Речи Посполитой. В свою очередь, Сигизмунд отказывался от титула «великого князя Русского».
При этом королевич Владислав вовсе не собирался вопреки позиции сейма отказываться от «своих» русских «владений» и продолжал именовать себя государем всея Руси и утверждал, что Михаила Романова посадили на трон «воры».
Разумеется, условия Деулинского перемирия не могли удовлетворить русскую сторону, которая жаждала реванша. К новой войне с поляками Россия начала готовиться основательно. Большая часть доходов государства направлялась на военные нужды. На покупку оружия Москва получила внушительный заем из Англии. С середины 1620-х годов постоянно возрастал ввоз оружия из-за рубежа. В начале 1630-х годов было решено набрать иноземных профессионалов-наемников. Всего в Германии, Англии и Голландии было завербовано около четырех тысяч солдат и офицеров.
Были созданы также пять полков «иноземного строя», первым из которых стал рейтарский полк Ван Дама. Общая численность этих полков (офицерами в них были иностранцы) составляла 9500 человек. Всего же к началу 1630-х годов в России было около 67 тысяч ратных людей.
Хороший повод для начала боевых действий дала смерть польского короля Сигизмунда в апреле 1632 года и последовавшая за этим смута. Уже в июне к Смоленску и Дорогобужу была направлена большая рать под командованием воеводы Д. Черкасского и князя Б. Лыкова, которые несколько позже были заменены на боярина М. Шеина и окольничего А. Измайлова.
На момент прибытия в армию Шеина там было 32 тысячи воинов при 158 орудиях. Целью Шеина было возвратить Московскому государству города, отданные Польше и Литве. 12 сентября князь Гагарин взял Серпейск, 18 октября полковник Лесли вошел в Дорогобуж. Без труда удалось вернуть Рославль, Невель, Себеж, Почеп, Трубчевск, Новгород-Северский, Стародуб, Сураж и Пропойск.
Русские отряды подошли к Полоцку. После того как не удалось взять цитадель, был разграблен и сожжен посад, причем ратным людям активно помогало местное православное население. То же самое имело место в Велиже, Озерище, Мстиславле и Кричеве.
Главные воеводы Шеин и Измайлов осадили Смоленск. Тогда сейм принял решение о выделении внушительной суммы казакам и крымским татарам, чтобы натравить их на русских. Осада затянулась, а в конце 1633 года утвердившийся на троне король Владислав IV подошел к Смоленску с 15-тысячным войском. В декабре ему удалось окружить армию Шеина. Многие дворяне и наемники, не желая терпеть нужду от голода и болезней, покидали русский лагерь и переходили к Владиславу. 16 февраля 1634 года Шеин капитулировал. Большинство наемников после капитуляции перешли на службу к полякам, а Шеин с оставшимся 8-тысячным войском получил право вернуться в Москву, оставив неприятелю всю артиллерию и лагерное имущество. Впоследствии за сдачу полякам его обвинили в измене и казнили, но война все равно была безоговорочно проиграна.
Новый мир был заключен в 1634 году в Полянове. Он подтвердил общие условия Деулинского перемирия: права Речи Посполитой на Смоленскую, Черниговскую и Северскую земли. При этом Владислав IV отказывался от царского титула и притязаний на московский престол. К Руси отошел только один город Серпейск.
Последние годы правления Владислава IV польские историки именуют «серебряным веком» или «владиславовскими золотыми временами». Речь Посполитая простиралась на самой большой за всю свою историю территории — около 990 тыс. кв. км. Страна жила в мире. Начала возрождаться торговля зерном с Западной Европой, пришедшая в упадок из-за оккупации шведами портов; быстрее заселялись восточные рубежи страны, строились новые дворцы, костелы, дома. Король и магнаты покровительствовали музыкантам, живописцам, артистам, поэтам. Победы Жулкевского, Ходкевича, Конецпольского, одержанные при Сигизмунде III, прославили в Европе их имена и польское войско, особенно конницу. Перестроенный замок и памятник отцу короля — колонна Сигизмунда — придавали блеск Варшаве, с 1596 года ставшей столицей Речи Посполитой.
Однако Владислав стремился к династическим, дипломатическим триумфам, а это шло вразрез с ожиданиями и нуждами подданных, мечтавших о мире. Он решился действовать на свой страх и риск, а отсутствие взаимопонимания между монархом и обществом повлияло на отношения с казачеством.