Армия объединенной России была поделена на четыре больших корпуса, и их действия начались 15 апреля 1655 года. Гетман с тридцатью тысячами своих войск, выступив к польским и турецким границам, разместился возле города Заслава для отражения польских и турецких войск, которые собирались как раз там нападать. Боярин князь Бутурлин с тридцатитысячным великоросским войском и пятью тысячами малороссийских казаков разместился в дельте реки Ворсклы, рядом с Кодаком, чтобы отражать татарские набеги. Князь Хованский с тридцатитысячным корпусом великоросских войск был отправлен в Белоруссию, к реке Сож, чтоб отражать польские войска на случай их прихода к Смоленску. К этому городу отправлен и Наказной гетман малороссийский Иван Золотаренко, назначенный гетманом из нежинских полковников. Под его командованием были полки Нежинский, Черниговский и Стародубский и семь других полков численностью 20 тысяч реестровых казаков и 5 тысяч охочекомонных. В корпусе Золотаренка служил урядником и младший сын гетмана Юрий Хмельницкий, посланный отцом для освоения военного искусства и опыта. Наказному гетману было поручено гетманом и царем взять город Смоленск. Он организовал осаду города со всех сторон 27 мая. Осада была встречена поляками частыми и жестокими вылазками и перестрелками, но Золотаренко всегда их отбивал с большим успехом и потерями для поляков. Наконец, укрепив осаду шанцами и редутами, начал обстрел города из пушек и мортир. Ведя его несколько недель, одновременно увеличивал высоту насыпей для поднятия батарей, чтобы стрелять непосредственно в сам город. Такой стрельбой он разбил и сжег много магазинов, казарм и других строений, было убито много польских солдат и жителей города.
Царь Алексей Михайлович из-за чумы, которая разразилась в том году, переехал из Москвы в Вязьму и часто наведывался к Смоленску в табор, который осаждал город. Гарнизон смоленский, соорудив на возвышенности рядом с соборной церковью наблюдательный пункт, наблюдал с него, что делается в шанцах и казацком таборе. И, однажды, приметив въезд в табор царя, дождались ночи 27 июля и неожиданно совершили из города мощную вылазку двумя отрядами, из которых один напал на шанцы, а другой нацелился на табор. Золотаренко, имея каждой ночью для подкрепления шанцевых войск отдельные резервы за пределами шанцев, которые осажденные ночью видеть не могли, окружил оба отряда резервами и шанцевыми войсками и после первых выстрелов по ним из пушек и мушкетов, ударил пиками. Поляки, отстрелявшись из своих мушкетов и пистолей, не успевали заряжать их снова и оборонялись саблями, но против пик они не устояли, а, сбившись в кучи, начали отступать в город с огромными потерями. Но, оказавшись окруженными со всех сторон, пробиться в город не могли и, бросая мушкеты, просили пощады, что им и было предоставлено. Их разоружили и отогнали до рассвета за табор, а утром они были представлены царю в количестве 2389 человек с 33 начальниками. Убитых похоронено 4 623 тела.