Najazd Szwedów rozpoczął się latem 1655 r. Z terenów Pomorza Szczecińskiego uderzyli na Wielkopolskę, a z Inflant na Litwę. W sumie ich oddziały liczyły ok. 40 tys. wyszkolonych i doświadczonych żołnierzy. Rzeczpospolita nie była w stanie przeciwstawić im dostatecznych sił. Ze względu na zaangażowanie w walkach z Rosją i Kozakami obrona przeciw Szwedom opierała się głównie na pospolitym ruszeniu. W dodatku magnateria, a także większość szlachty, nie widząc szans odparcia ataku, opowiadała się za zawarciem porozumienia z królem szwedzkim Karolem X Gustawem, nawet za cenę daleko idących ustępstw. Największym rzecznikiem takiego rozwiązania był wygnany wyrokiem sądowym z kraju, były podkanclerzy koronny, Hieronim Radziejowski, który czynnie uczestniczył w zorganizowaniu szwedzkiej napaści. Niechętne walce pospolite ruszenie wielkopolskie, dowodzone przez wojewodów: poznańskiego – Krzysztofa Opalińskiego i kaliskiego – Andrzeja Grudzińskiego, po symbolicznym zaledwie oporze skapitulowało przed Szwedami pod Ujściem 25 VII 1655 r. Również na Litwie Radziwiłłowie: hetman wielki litewski – Janusz i koniuszy wielki litewski – Bogusław, układem podpisanym 20 X 1655 r. w Kiejdanach podporządkowali się Karolowi Gustawowi. Nie napotykając poważniejszego oporu Szwedzi 8 IX 1655 r. zajęli Warszawę. Król Jan Kazimierz na czele nielicznej regularnej jazdy i pospolitego ruszenia usiłował bezskutecznie zatrzymać ich pod Żarnowem (16 IX 1655). Później przez pewien czas bronił się Kraków, obsadzony nieliczną załogą dowodzoną przez Stefana Czarnieckiego. Kolejna porażka jazdy koronnej pod Wojniczem (3 X 1655) pozbawiła go jednak nadziei na odsiecz i zmusiła do kapitulacji (19 X 1655). Jan Kazimierz, jeszcze gdy wojska szwedzkie zbliżały się do Krakowa, wraz ze szczupłym dworem uciekł na Śląsk do Głogówka (wraz z całym księstwem opolsko-raciborskim od 1646 r. znajdował się on pod władzą królów polskich, jako zastaw m.in. za posag pierwszej żony Władysława IV, Habsburżanki Cecylii Renaty).
Zdobytą Polskę Szwedzi traktowali jak łup wojenny, gnębiąc mieszkańców kontrybucjami i rabunkami. Bezwzględne, nie liczące się z polskimi tradycjami i obyczajami zachowanie żołnierzy szwedzkich wywołało opór. Do walki z okupantem zaczęli solidarnie przystępować przedstawiciele wszystkich stanów. Głośnym w całej Rzeczypospolitej symbolem oporu stała się obrona klasztoru na Jasnej Górze w Częstochowie (8 XI – 21 XII 1655). W końcu 1655 r. w całym niemal kraju zaczęła się rozwijać antyszwedzka partyzantka. Na Litwie wojewoda witebski, Paweł Sapieha, zgromadziwszy poważne siły wojskowe, pokonał Janusza Radziwiłła. Mimo zajęcia prawie całych Prus Królewskich (zaatakowanych w listopadzie 1655) nie udało się Gustawowi Adolfowi zdobyć Gdańska i Pucka. Hetmani koronni – Stanisław Potocki i Stanisław Lanckoroński 29 XII 1655 r. zawiązali przeciw Szwedom konfederację w Tyszowcach. Jan Kazimierz wydał uniwersał wzywający do walki z okupantem i wrócił do kraju. W nie zajętym przez najeźdźców Lwowie rozpoczął organizowanie nowej armii, której dowództwo powierzył Stefanowi Czarnieckiemu.
Karol Gustaw nie miał dostatecznych sił do spacyfikowania Rzeczypospolitej. Zyskał jednak sojusznika w osobie elektora brandenburskiego i księcia pruskiego, Fryderyka Wilhelma, który zagrożony ekspansją szwedzką złamał zobowiązania lenne wobec Rzeczypospolitej i za cenę przyłączenia do swych posiadłości Warmii, uznał zwierzchnictwo Szwecji. Pozwoliło to Szwedom, spokojnym o swoje tyły, ruszyć na południe, by ostatecznie rozprawić się z Janem Kazimierzem. Podczas tej ofensywy natrafili na twardy opór. Wojska Czarnieckiego mimo porażki pod Gołębiem (18 II 1656), prowadząc tzw. wojnę szarpaną dezorganizowały marsz armii szwedzkiej, doprowadzając nawet do jej chwilowego zablokowania w widłach Wisły i Sanu. Idące na pomoc osaczonemu Karolowi Gustawowi oddziały margrabiego Fryderyka badeńskiego zostały przez Stefana Czarnieckiego rozbite pod Warką (7 IV 1656). Niestety, w tym czasie armia Gustawa Adolfa zdołała wymknąć się z pułapki. Inicjatywa przeszła jednak w ręce polskie. Po zaciętych walkach udało się oswobodzić Wielkopolskę, a 1 VII 1656 r. zmusić do kapitulacji szwedzką załogę Warszawy. Sukcesy polskie, będące wynikiem zrywu całego społeczeństwa, skłoniły Jana Kazimierza do złożenia 1 IV 1656 r. w katedrze lwowskiej ślubów, podczas których ogłosił Maryję patronką i królową Korony Polskiej oraz obiecał poprawić los chłopów. Działania zbrojne na wschodzie przerwała agresja szwedzka na Polskę. Rosja, obawiając się wzrostu potęgi Szwecji, zawarła z Rzecząpospolitą rozejm w Niemierzy pod Wilnem 3 XI 1656 r.
Gustaw Adolf nie zamierzał jednak łatwo rezygnować. Obiecawszy Fryderykowi Wilhelmowi Wielkopolskę, uzyskał jego pomoc wojskową i pokonał Polaków w bitwie pod Warszawą (28-30 VII 1656). Chociaż Szwedzi ponownie na krótko opanowali stolicę, Polacy nie rezygnowali z akcji zaczepnych. Dowodzone przez hetmana polnego litewskiego, Wincentego Gosiewskiego, oddziały litewskie, wsparte posiłkami tatarskimi, uderzyły na Prusy Książęce. Odniosły zwycięstwo pod Prostkami (8 X 1656) i mimo późniejszej porażki pod Filipowem dotkliwie złupiły księstwo pruskie. Karol Gustaw, chcąc utrzymać sojusz z Fryderykiem Wilhelmem, traktatem w Lubawie (20 XI 1656) zagwarantował mu suwerenność w Prusach Książęcych i na Warmii oraz ponadto władzę nad Wielkopolską. Sposobem na pozyskanie dalszych sojuszników był plan rozbioru Rzeczypospolitej pomiędzy Szwecję, Brandenburgię, Siedmiogród i Ukrainę, podpisany 6 XII 1656 r. w Radnot. W efekcie wojska księcia siedmiogrodzkiego, Jerzego II Rakoczego i Kozacy uderzyli z południa, a Szwedzi i Brandenburczycy z północy. Obie armie spotkały się pod Brześciem Litewskim. Dzięki odpowiedniej akcji dyplomatycznej Polacy uzyskali pomoc Austrii i Danii, obawiających się wzrostu potęgi Szwecji i Siedmiogrodu. Posiłki austriackie i atak duński w Skandynawii pozwoliły powstrzymać Szwedów, zaś osamotniony Rakoczy został zmuszony do odwrotu (m.in. wskutek odwetowego najazdu oddziałów Jerzego Sebastiana Lubomirskiego na Siedmiogród), a w końcu do kapitulacji pod Czarnym Ostrowem (24 VII 1657).
Elektor brandenburski zdecydował się wówczas na zmianę polityki. Zawarł z Rzecząpospolitą układ welawsko-bydgoski (podpisany 19 IX 1657 w Welawie, ratyfikowany 6 XI w Bydgoszczy), który za cenę przyłączenia się do koalicji antyszwedzkiej zwalniał Prusy Książęce z zależności lennej wobec Polski oraz oddawał elektorowi w lenno Lębork i Bytów. Jedynie w razie wygaśnięcia rodu Hohenzollernów księstwo pruskie miało wrócić do Rzeczypospolitej. Porozumienie to, bardzo niekorzystne dla Polski, zmieniło układ sił i przyspieszyło zakończenie wojny ze Szwecją, tym bardziej że przeciw Karolowi Gustawowi wystąpiła też Holandia. Do rokowań pokojowych przystąpiono w styczniu 1660 r. w Oliwie (w ich trakcie zmarł Karol Gustaw) i zakończono je pokojem zawartym tamże 3 V 1660. Nie wprowadzał on żadnych istotnych zmian w stanie posiadania obu państw.