27-28 июня татары поджигают соседнее село и пытаются «раскачать» противника. Они атакуют, потом отступают, снова атакуют. Конецпольский с Любомирским сами атакуют татарскую конницу.

28 июня начались небольшие стычки на поле между польским и украинским войсками.

29 июня Ислам-Гирей занимает основные высоты перед Берестечком и битва возобновляется. Поляки значительными силами выступили на казацкий лагерь, но Хмельницкий ударил на них сбоку и отрезал польское войско от его собственного лагеря; тогда погибло до 7000 поляков, казаки добыли 28 хоругвей (флагов), в их числе и гетмана Потоцкого.

30 июня Утром король, который молился всю ночь, выстроил свою армию в таком порядке: правое крыло — гетман Потоцкий, левое — гетман Калиновский. В центре, где преимущественно строится польская и немецкая пехота — сам король. Мосты через Стыр разбираются.

Получив разрешение короля, Вишневецкий, в войске которого были и реестровые казаки (шесть хоругвей), атакует украинский лагерь. Хмельницкий контратакует, но его останавливает немецкая пехота. Казаки отходят в лагерь, и тогда поляки начинают обстрел татар, которые размещены на холме. Ислам-Гирей неожиданно для всех покидает поле боя, оголив левый фланг казацкого войска. Хмельницкий с писарем Выговским едут к хану и догоняют его возле городка Ямполь. Хан задерживает и забирает Хмельницкого с собой. Причина ухода татар неизвестна до сих пор, в числе возможных причин называют и предательство татар, и тайный договор с Яном Казимиром, и просто страх перед битвой. Казаки, оставшись без гетмана, используют привычную тактику — передвигают ночью лагерь ближе к болоту, ограждают его возами, насыпают земляной вал и пытаются контратаковать.

1 июля обе армии отдыхают. Военные действия ограничены только перестрелками, король посылает за пушками в Броды, а казаки увеличивают высоту вала.

2 июля поляки продолжают обстрел. Казаки отвечают артиллерийским огнем и проводят вылазку.

3 июля две тысячи казаков выходят из лагеря и сгоняют поляков с холмов, но ночью Конецпольскому удается выбить их с высот и оттеснить к лагерю.

4-5 июля продолжается обстрел укрепленного лагеря.

6 июля казаки отправляют к польскому королю послов — полковников миргородского Гладкого, чигиринского Крысу и писаря войскового Переяславца.

7 июля король, оставив заложником полковника Крысу (многие утверждают, что Крыса добровольно остался), посылает в осаждённый лагерь письмо, где предлагает казакам попросить прощения, выдать 17 казацких полковников, булаву Хмельницкого, пушки и сдать оружие.

8 июля вместо кропивенского полковника Джеджалея казаки выбирают нового гетмана — Матвея Гладкого. Они отказываются от польских условий и требуют соблюдения Зборовского договора. Король приказывает прервать переговоры и готовиться к штурму, усиливает артиллерийский обстрел.

9 июля казаки узнают, что польский гетман Ланцкоронский переправился через болота Плешовой. Это угрожало полным окружением лагеря, поскольку до этого у казаков было несколько гатей через болото, которые связывали их с незанятой противником территорией. Через них они пополняли припасы и корм коням. Старшины снова отправляют к Яну Казимиру новое посольство, но гетман Потоцкий разрывает требования казаков на глазах у короля. Полковник Крыса предлагает затопить казацкий лагерь, устроив на Плешовой земляную плотину.

10 июля винницкий полковник Богун, выбранный новым гетманом, принимает решение отогнать гетмана Ланцкоронского с правого берега реки. Ночью две тысячи запорожцев выходят из лагеря. Польские источники утверждают: в казацком лагере начинается паника, казацкие полки, которые остались, начинают отходить к переправе.

Конецпольский, видя это, начинает атаку. Из польских источников следует, что при переправе начинается хаос, мосты не выдерживают и сотни казаков падают в Пляшовец и Икву, много из них тонет, часть делает попытку прорваться через поляков.

По польским данным около тридцати тысяч казаков гибнет в этой битве, и всего несколько тысяч во главе с Богуном при всего двух пушках уходят.