Ханенко не заспокоївся, відрядив посольство до польського короля й дістав від нього грамоту на гетьманство. Дорошенкові довелося протягом кількох років мати справу з цим затятим ворогом і вести з ним запеклу боротьбу. З допомогою коронного гетьмана Яна Собеського Ханенко утвердився в Ладижині. Поляки зайняли міста Немирів, Брацлав, Могилів, Рашків, Бар та інші й віддали їх під урядування Ханенкові. Таким чином, в Україні, як уже зазначалося, виявилося водночас три гетьмани: двоє на правому й один на лівому березі Дніпра.
Ситуація на Правобережній Україні була вибухонебезпечною, оскільки несла в собі загрозу війни Дорошенка з Польщею. Але правобережний гетьман зробив спробу перенести проблеми своїх взаємин із Польщею у сферу дипломатії. Між іншим, Дорошенко весь час продовжував підтримувати відносини з польським коронним гетьманом Яном Собеським, котрий докладав багато зусиль, щоб схилити на польський бік цього визначного діяча й могутню особистість.
Восени 1669 р. Дорошенко послав до Варшави своїх послів — полковника Петрановського і генерального осавула Тарасенка на коронаційний сейм, де, після зречення Яна-Казимира, королем був обраний Михайло Вишневецький. Козацькі посли мали докладну інструкцію, складену Дорошенком, за якою вони мусили домагатися повної автономії України на умовах Гадяцької угоди 1658 р.
Негативну реакцію на це польських правлячих кіл яскраво описує Самійло Величко. «Оті Дорошенкові посланці, Петрановський і Тарасенко, незабаром повернулися з Польщі, в Пилипівський піст прибули в Чигирин, а добре вивідавши про всі польські пристрасті, донесли йому, Дорошенкові, що поляки, побачивши Дорошенкові пункти й побажання всього Війська, вельми ними лишились уражені й почали дихати таємним, схованим у їхніх серцях, гнівом і відпровадили їх, Дорошенкових послів, ні з чим, відклавши комісію на інший час, а Дорошенка обіслали через тих послів тільки фіглями та листовними компліментами».
Проте формально переговори все ж таки почалися влітку 1670 р. в Острозі на Волині. Для Дорошенка вони були тільки дипломатичною акцією. Український гетьман розумів, що між Польщею й Україною існують непримиренні суперечності, і, приступаючи до переговорів в Острозі, не сподівався дійти якогось остаточного порозуміння. Він бажав тільки виграти час і підготуватися до подальшої акції — вже збройної.
Тому й в інструкції, якою він спорядив своїх послів — генерального писаря Михайла Вуяховича і колишнього генерального суддю Германа Гапоновича, виговорювалися права, на прийняття яких поляки не могли погодитися. Йшлося про повну свободу православної церкви й цілковите скасування церковної унії на всій території Речі Посполитої — «поки народ, язика руського, засягає»; повну автономію України в межах Київського, Брацлавського й Чернігівського воєводств; місця в сенаті для православних митрополита і п'яти єпископів; у Київському воєводстві на всіх посадах — сенаторських, двірських і земських — мусять бути тільки особи православної віри, а в Чернігівському і Брацлавському воєводствах — по черзі православної й католицької тощо.
Це було дещо розширеним повторенням Гадяцької угоди, включаючи пункти про свободу науки, школи і друку. 12 років тому, в 1658 р., поляки не бажали приймати Гадяцький трактат, хоча його репрезентував Виговський від імені цілої України. Тим більше не бажали вони домовлятися таким чином тепер, коли Дорошенко мав за собою тільки частину Правобережної України.
До того ж саме в цей час до Острога дісталися посли Михайла Ханенка, які передали про його готовність стати підданим польського короля за умови визнання Ханенка гетьманом Правобережної України зі збереженням автономії самої лише козацької верстви. В іншому Ханенко погоджувався з тим, щоб унія залишалась у повній силі: ніякого вилучення України в окрему територію, шляхтичі-власники маєтків можуть повертатися без жодних обмежень, гетьман позбавлявся права зносин із чужоземними державами й мав ходити в походи з наказу польських коронних гетьманів, а не короля, як того вимагав Дорошенко. Другого вересня 1670 р. саме на цих умовах польськими делегатами й послами Михайла Ханенка був підписаний договір, за яким Ханенко проголошувався гетьманом Правобережної України. Наприкінці року сейм ратифікував цей договір.
Великим було обурення Дорошенка, коли він дізнався про визнання з боку Польщі гетьманом його найбільшого ворога — Ханенка. Однак, оскільки ситуація для Дорошенка поки що складалася несприятливо, йти на відкритий розрив із Польщею він не міг. Не була остаточно вирішена справа з турецькою військовою допомогою, переговори тільки велися. Кримський хан, настроєний вороже проти Дорошенка, пропонував Польщі свою допомогу в боротьбі з ним. Доводилося чекати.
Тому Дорошенко продовжував зносини з Польщею, листувався з Яном Собеським. Він навіть послав на осінній сейм 1670 р. одного зі своїх найкращих дипломатів Ярему Петрановського, а також генерального осавула Михайла Харлана, який теж раніше виконував дипломатичні доручення гетьмана. Інструкція Дорошенка за своїм змістом повторювала острозьку, але з двома дуже цікавими доповненнями. Дорошенко домагався запровадження в державних канцеляріях Польської Корони і Литви української мови як урядової при зносинах з українськими сторонами, а також вимагав, щоб на вищі духовні посади — митрополита, єпископів і архімандритів — призначалися достойні люди без огляду на їхнє походження.
Хоча ця інструкція, як і попередні дві, не була втілена в офіційних міждержавних договорах, а лише демонструвала програму Дорошенка, вона постає важливим джерелом для характеристики його політичної й державної думки. Ці політичні документи правобережного гетьмана були відомі в Україні, знаходили розуміння і схвалення української громадськості. Розрив Дорошенка з Польщею знову підняв його авторитет серед козацтва.
22 лютого 1671 р. Дорошенко скликав у Корсуні раду зі старшин і «військової черні» (рядового козацтва), де був зачитаний королівський лист до козаків, у якому король закликав не вірити Дорошенкові. Рада відповіла ухвалою повного довір'я до свого гетьмана. У листі до короля вона заявила про солідарність козаків із Дорошенком. Сам він прибув на раду аж під кінець, щоб не впливати на її учасників своєю присутністю. В колективному листі до лівобережних козаків, схиляючи їх знову до спілки з Дорошенком, правобережна старшина писала, що в його особі український народ має «справжнього доброго вождя, який про те тільки й дбає, щоб Україна ніколи не була роздвоєна й розріжнена».
Готуючись до війни з Польщею й чекаючи на турецьку військову допомогу, Дорошенко всюди шукав спільників, союзників, прагнув зорганізувати антипольську коаліцію. Він спробував було, як колись Хмельницький, встановити зносини з курфюрстом Бранденбурзьким Фрідріхом Вільгельмом, щоб залучити його до такої коаліції, але лист гетьмана потрапив до рук польського короля.
Звертався Дорошенко й до Степана Разіна, з яким у нього було листування. Український гетьман домовлявся про побачення з донським отаманом. Наприкінці 1667 р. до Чигирина прибуло від Разіна десять донських козаків, які привезли пропозицію свого отамана про спільну акцію проти Москви. Дорошенко зі свого боку неодноразово закликав Разіна до спільного виступу проти царя. Гетьман готовий був послуговуватися Разіним як політичним союзником, щоб зробити Москву більш поступливою. Проте життєві шляхи Дорошенка й Разіна розійшлися. Український гетьман дбав про національне визволення й незалежність України. Керівник російського козацтва і селянської війни в Росії боровся насамперед за соціальне визволення. Дорошенко ж побоювався, що соціальна боротьба перекинеться в Україну й ще більше дестабілізує обстановку, роздрібнить сили.
Дорошенко підтримував відносини й із лівобережним гетьманом Дем'яном Многогрішним. Неодноразово звертався до московського уряду, який сам кілька разів відправляв посольства до Чигирина. Перше після Андрусівської угоди московське посольство до Дорошенка очолив ротмістр Іван Рославлєв. Він закликав правобережного гетьмана з довірою прийняти протекцію обох учасників угоди — царя і короля, а від союзу з татарами відмовитися. Та гетьман рішуче заперечив, що не має наміру відмовлятися від союзу з татарами, оскільки цар і король своєю угодою роздерли Україну на частини й ведуть її до погибелі.
Незважаючи на цілковитий неуспіх цього посольства, Москва не пориває контактів із Дорошенком і продовжує з кінця 1667 р. відправляти до нього одне за одним інші посольства — Лубенського, Чекаловського, Тяпкіна. 15 і 16 грудня Лубенський, повторюючи свого попередника, вручає гетьману нову ноту. Він мав завдання відвернути Дорошенка й від «бусурманів», і від «ляхів». Москва намагалася втягнути Дорошенка у сферу своїх впливів.
Правобережний гетьман, висловивши багато скарг на поляків, заявив: якщо вони не віддадуть йому Білоцерківської фортеці, то він, дочекавшися закінчення сейму, піде на відкритий розрив із ними. Гетьман погоджувався на формальне визнання московського протекторату, який практично не мав би ніякого значення. Відмовлятися ж від татарської опіки й допомоги він не бажав, пояснюючи це тим, що татари ближче до української землі, ніж царські ратні люди, й у разі розриву союзу ханські орди зможуть знищити увесь край, поки надійде якась допомога з далекої Московщини. До того ж, переконував Дорошенко, поки існує козацько-татарський союз, царським містам і селам не загрожує напад ординців.
У січні 1668 р. царський посол Тяпкін зустрівся в Переяславі з братом гетьмана — Григорієм Дорошенком, який підтвердив, що козаки готові прийняти царську протекцію, але за таких умов: в українських містах і містечках не буде жодних московських військових гарнізонів, ані урядників; гетьманом усієї України по обох сторонах Дніпра має бути Петро Дорошенко; козацькі вольності й права мають залишатися непорушними; царський уряд не збиратиме жодних податків на Україні від міщан і всіх інших «тяглих людей»; гетьман Брюховецький мусить уступити Дорошенкові гетьманську булаву, зберігаючи боярське звання і свої маєтки.