Война началась в середине мая, в июле-августе русские войска взяли литовские крепости Динабург и Кукейнос (Кокенгаузен) и 21 августа осадили Ригу, но взять ее не смогли. 12 октября русскими войсками, наступавшими на Ливонию со стороны Новгорода и Пскова, был взят Юрьев. Одновременно с операциями русских войск в Литве и Ливонии начались военные действия в районе Невы и Южного Приладожья. В июне отряд в 1500 человек под командованием П. Потемкина взял Ниеншанц и блокировал Орешек, он одержал также морскую победу над шведами: «у Котлина острова имел бой с немецкими людьми и взял полукорабель». Однако развить успех и взять Орешек Потемкин не смог.
К концу 1656 г. наступление русских войск прекратилось по всей линии фронта именно в тот момент, когда положение шведских войск в Польше резко ухудшилось. Весной 1657 г. военные действия возобновились. Шведам удалось перейти от обороны к наступлению. Они захватили Псково-Печерский монастырь и нанесли русским войскам поражение под Валком. В октябре шведская армия под командованием Магнуса Делагарди осадила Гдов, но взять его не смогла.
1658 год был отмечен ухудшением русско-польских отношений и осложнением ситуации на Украине. Иван Выговский, ставший гетманом после смерти Богдана Хмельницкого, заключил в августе Гадячский договор с Польшей, возвращавший Украину под власть польского короля как особое автономное образование.
В этой ситуации продолжение войны со Швецией стало бесперспективным и создавало угрозу утраты Украины. В то же время цель войны можно было считать достигнутой: летом 1657 г. шведские войска ушли из Польши и вторглись в датские владения. Поскольку шведы больше не угрожали русским интересам в польских владениях, русское правительство сочло целесообразным отказаться от продолжения войны и начать переговоры о перемирии и восстановлении мирных отношений со Шведским государством, с тем, чтобы сосредоточить усилия на борьбе с Польшей. В результате предварительных переговоров с членами посольства Г. Бьельке, задержанного на время военных действий в Москве, было достигнуто соглашение о прекращении военных действий с 21 мая 1658 г. После этого русские и шведские представители встретились в местечке Валиесари неподалеку от Нарвы, где 20 декабря подписали договор о прекращении войны, по условиям которого за Россией временно, до заключения мирного договора, оставались все занятые русскими войсками территории, благодаря чему она получала выход в Балтийское море.
