В это время умер польский король Сигизмунд III. Филарет рискнул нарушить перемирие (до его окончания оставалось еще несколько месяцев) и объявил войну Польше. В Москве надеялись, что междуцарствие в Польше, как это часто бывало, приведет к мятежам, и полякам будет не до Смоленска. К тому же Россия заручилась поддержкой сильного союзника — Швеции.
Осенью 1632 года русские войска под командованием воеводы Михаила Шеина двинулись на Смоленск. Когда-то Шеин оборонял этот город от поляков. Теперь ему предстояло освободить его. Военные действия начались успешно. Русские войска легко отбили множество захваченных поляками городов и подступили к Смоленску. Взять эту сильнейшую крепость с ходу не было никакой возможности, и Шеин, располагавший 60-тысячной армией, начал осаду. К несчастью, надежды русского правительства на долгие мятежи в Польше не сбылись. Уже через восемь месяцев королем там был избран Владислав, который сразу же повел на помощь осажденным 20-тысячную армию. Хуже того, в самой России случилось нечто вроде междуцарствия — 1 октября 1633 года патриарх Филарет умер. Михаил Романов остался без отца, соправителя и умного советника. Ведущее положение снова занял Земский собор.
Осенью 1633 года русские войска под Смоленском сами оказались как бы в осаде — поляки перерезали дороги в центр страны и уничтожили запасы продовольствия. Оказать помощь Шеину не было никакой возможности — необходимо было сдерживать крымских татар, которые воспользовались случаем и разоряли южные районы страны. Армия Шеина несла тяжелые потери. В середине февраля 1634 года воевода вынужден был принять предложение Владислава о капитуляции. Русскому войску было позволено отступить со знаменами и личным оружием. Шеин спас лишь малую часть своей армии — около 8 тысяч человек. В Москве его осудили как изменника и казнили. Против Шеина говорило и то, что после Смоленска поляки терпели одни неудачи. В марте 1634 года, как раз когда в Москве решали участь Шеина, поляки сами запросили мира — причиной тому стало появление на границе Польши турецкого войска. В мае Россия и Польша подписали мирное соглашение (Поляновский мир). Король Владислав отказался от претензий на московский престол, но Смоленск и Северская земля остались в польском владении, а Москва вынуждена была заплатить Владиславу 20 тысяч рублей. На первый взгляд, Поляновский мир был невыгоден для России. Но, заключив его, страна впервые за долгое время по-настоящему вышла из состояния войны.
Более, чем поляков, в Москве страшились удара с юга. До сих пор его удавалось избегать благодаря искусному маневрированию между Крымским ханством, Османской империей и казаками. Всякий разбой казаков в Крыму и Турции считали провокацией со стороны России. Москва отделывалась заверениями, что непременно приструнит казаков, но продолжала снабжать их продовольствием и боеприпасами. В Москве предпочитали смотреть сквозь пальцы, как ее беспокойные подданные грабят черноморские города, тем самым подрывая мощь опасных южных соседей. Но в 1637 году казаки преподнесли сюрприз. Они убили турецкого посла Фому Кантакузина и захватили турецкую крепость Азов, вырезав все мусульманское население. Потеря крепости нанесла серьезный ущерб турецким интересам в Северном Причерноморье, поскольку Азов перекрывал казакам путь в Черное море. Убийство посла вызвало международный скандал.