Полугодовое перемирие, которое было заключено сторонами, мало что дало Великому княжеству литовскому. Правительству его, кроме военных приготовлений, надо было отвлекаться на решение политических вопросов по союзным делам, сначала в мае на Вильнюсском сейме, затем в ноябре на Варшавском. Поэтому, когда российские войска разорили в сентябре 1563 г. окрестности города Дриссы, король вновь обратился к царю с предложением заключить перемирие на шесть месяцев, но на этот раз заминка в военных действиях была невыгодна московскому государю – слишком много войск собралось вблизи литовских границ, которых было проще прокормить за счет населения противника, чем распустить не солоно хлебавши.
Российское войско в декабре 1563 г. двумя армиями направилось к Орше для соединения и совместного дальнейшего похода на Минск и Новогрудок. Армия под руководством князя П. И. Шуйского в количестве около 18 тысяч воинов вышла из Полоцка, а армия, возглавляемая князем В. С. Серебряным-Оболенским и составлявшая порядка 30 тысяч воинов, вышла из Вязьмы. Все предыдущие победы предрекали не слишком трудный поход для столь значительного воинства, тем более что Великое княжество литовское могло выставить против них чуть ли не в десять раз меньшее наемное войско за недостатком средств. И все-таки в январе 1564 г. русских воевод постигло сокрушительное поражение. Доверимся летописному описанию этих событий:
«Тоя же зимы, генваря, ходили воеводы в Литовскую землю, ис Полотцска бояре и воеводы князь Петръ Ивановичь Шуискои, Семен Васильевич Яковля и иные воеводы ис Полотцска со многими людми, а из Вязмы бояре и воеводы князь Василеи да князь Петръ Семеновичи Серебряные-Оболенские со многими людми. А велѣл царь и велики князь воеводамъ Вяземским снятися з боярином со князем Петром Ивановичем Шуиским с товарыщи не дошед Орши за пять верстъ в селѣ на Боране, а от Орши идти к Мѣнску и к Новугородку к Литовскому воевати, и станы Полотцским и Вяземским и воеводам розписал и день учинил, на которои имъ день у Орши на Боране снятися. Ис Полотцска же боярин и воевода князь Петръ Шуискои с товарыщи к Орше были с Вяземскими воеводами снятися пошли, и шли не по государьскому наказу, оплошася, не бережно и не полки, доспѣхи свои и всякои служебнои наряд везли в санех. Королевские же гетманы, пан Николаи Радивил воевода Тротцскои и иные гетманы, а с ними королев двор и всѣ Литовские и Лятцские люди встрѣтили Полотцских воевод боярина князя Петра Ивановича Шуиского с товарыщи безвѣстно не допущая Орши. Царевы же и великого князя воеводы не токмо доспѣхи успели на себя положити, но и полки стати не успѣли, занеже пришли мѣста тесные и лѣсные. Литовские же люди пришли исполчася вскоре и передних людеи погромили. И на том дѣле боярина князя Петра Шуиского убили и дворян князя Семена да князя Федора княже Дмиреевых детей Палецкого и иных многих убили, а воевод Захария Плещѣева Очина да князя Ивана княже Петрова сына Охлябинина и иных детей боярских взяли, и коши воеводские и детеи боярских всѣх поимали. Иные бояре и воеводы, которые в том походе были, и дѣти боярские и стрелцы и боярские люди ушли в Полтескъ своими головами. А на том дѣле детеи боярских побили и в полон взяли и которые безвѣстны, до полутораста человекъ. Вяземские же воеводы бояре князь Василеи да князь Петръ Семеновичь Серебряные с товарыщи по сроку к Орше на Боран пришли, и учинилася им вѣсть, что ис Полотцска воевод князя Петра Шуиского с товарыщи к Орше Литовские люди не пропустили, и они в Литовскои зѣмле воину роспустили и Литовские мѣста воевали Дубровинские, Оршанские, Дручские, Березынские, Копоские, Шкловские, Могилевския, Радмльские, Мстиславские, Кричевские и королевские села и деревни жгли и в посылках во многих заставы Литовских людеи побивали и языки имали и в полон многих людеи и з животы поимали. И пришли на Смоленскую Украину февраля въ 9 день со всѣми людми дал бог здорово» [42, 329].
Таким образом, великий гетман Николай Радзивилл Рыжий вместе с Григорием Ходкевичем и своим шеститысячным войском не собирались ждать нападения огромной армии и решили воевать с ними по отдельности, когда российские войска были на марше. Внезапный удар литовского войска в авангард армии князя П. И. Шуйского, шедшего без разведки и фланговых дозоров, последующая смерть главного воеводы и его ближайших сподвижников, а также пленение многих других военачальников, бездумно оказавшихся в голове колонны, растянувшейся на несколько километров, послужили залогом военного успеха великого гетмана и позора для беспечных российских воевод. Армия князя Василия Серебряного вместо того чтобы отплатить литовцам за поражение товарищей, решила в очередной раз ограничиться грабежом литовских сел и деревень, а когда литовское войско попыталось навязать сражение русским полководцам, те, отягощенные награбленным добром и многочисленными мирными жителями, захваченными в плен, просто-напросто поспешили к Смоленску.
Победа литовцев в битве на реке Улла позволила добиться им и политического успеха на Варшавском сейме в вопросе устройства союзного Польско-Литовского государства. Литовской делегации во главе с канцлером Николаем Радзивиллом Черным удалось достичь ряда принципиальных договоренностей с польской делегацией: общегосударственные сеймы должны проводиться в Польше, но вблизи литовской границы; курс валют уравнивается; соблюдается единство дипломатического представительства в других странах. Польской делегации не удалось настоять на полном включении Литвы в состав Польши, даже при условии отказа короля Сигизмунда II Августа от своих вотчинных прав на Великое княжество литовское в пользу Польского королевства.
Военный успех войска великого гетмана Николая Радзивилла Рыжего послужил поводом для перехода многих представителей московской знати на службу к великому князю литовскому, среди которых самой видной фигурой был князь Андрей Михайлович Курбский. Самодурство московского царя не давало возможности даже самым важным боярам быть спокойными за свою жизнь. Пока наступление российских войск шло широким фронтом, боярам было страшно бежать от царя в Литву: получишь там в кормление волость, а потом отстаивай ее от московских войск. Теперь же, когда агрессия московских войск была приостановлена, начался исход обиженных бояр и князей из России в Литву. Бежали высокопоставленные россияне не с пустыми руками, а в сопровождении своих дворян и челяди.
Уже в сентябре 1564 г. один из перебежчиков, князь Курбский, участвовал в осаде Полоцка вместе с войском великого гетмана литовского, но эта военная операция успеха ему не принесла, так как наместник царя в этом городе князь Петр Михайлович Щенятев к этому времени хорошо укрепил город и сдавать его не собирался. Потоптавшись месяц вокруг Полоцка, литовцы так и не решились на штурм города. Это было последнее крупное столкновение литовских и российских войск в кампании, обе стороны явно израсходовали весь свой воинственный порыв и склонялись к заключению очередного перемирия. Мелкие стычки еще продолжались до августа 1565 г., но в мае следующего года литовские послы во главе с Юрием Александровичем Ходкевичем прибыли в Москву с предложением заключить мир на условиях признания захваченных Россией ливонских городов в обмен на признание остальной Ливонии за Великим княжеством литовским, а также возврата Полоцка и Смоленска.
Царь Иван Грозный, имея на Ливонию свои виды, не согласился на литовские предложения, и стороны заключили перемирие на год. Однако в Вильнюсе и в Москве продолжали следовать своей политике, несмотря на отложенные спорные вопросы. В декабре 1566 г. была заключена уния между Великим княжеством литовским и ливонскими городами, по которой Венден, Дюнабург, Трейден (совр. Цесис, Даугавпилс, Турайда) и область Риги без самого города, получившего статус свободного, вошли в состав литовского государства на правах провинции под названием Задвинье. Первым администратором этой провинции стал один из проводников идеи объединения граф Иван Александрович Ходкевич. В то же время московские воеводы строили укрепленные города на завоеванных у Литвы полоцких территориях Усвят, Ула, Сокол.