В Москві Вишневецький залишався не довго. Незабаром його призначають командиром загону, що був розташований в Тулі для захисту від татар.

Однак уже в лютому 1559 р. йому наказано їхати на Дон, побудувати там кораблі і йти морським походом на Керч. Разом з Вишневецьким вирушив загін під командуванням Данила Адашева. У той час, коли Адашев спускався по Дніпру, Вишневецький зайняв долину Донця і попрямував до Азова. Французький дослідник цього періоду Ш. Лемерсьє-Келькеже зазначав, що в оттоманських архівах зберігається велика кількість документів про діяльність Дмитра Вишневецького, чи, як його називали турки, «Дмитрашки». Історик підкреслює те виключне значення, що його Блискуча Порта надавала «єдиному супротивнику імперії, який насмілився позазіхати безпосередньо на оттоманські володіння у той самий час, коли непереможні армії великого повелителя не мали собі рівних на полях боїв».

У 1559—1560 рр. Вишневецький здійснив три наступи на турецьку фортецю Азов (Азак). Тим часом Іван IV, ведучи довготривалу війну з Лівонією і прагнучи забезпечити собі тили, домагався угоди з ханом. Про зміну своєї політики він писав Давлет-Гірею: «А деякі наші люди, ближчі проміж нас, з братом нашим Давлет-Гіреєм царем сварили, ми те виявили, та на них немилість свою наклали, деякі померли, а інших розігнали геть, а деякі ні в тих, ані в інших ходять».

Результатом діяльності цих людей (Івана Шереметєва, Данила Адашева, Івана Михайлова та ін.), за словами царя, однодумців Курбського, були походи на Дніпро та Дон «запорозького отамана, що перейшов на руську службу, Дмитра Вишневецького...» В указі Сенана-паші бею Кафи від 23 рамазана 967 р. (16 червня 1560 р.) говорилося з цього приводу, що московський уряд, прагнучи продемонструвати могутньому південному сусіду свою добру волю, відмовився від «Дмитрашки», за якого «не хотів нести відповідальність».

Вишневецький, котрий, як козацький гетьман, мусив постійно захищати українські землі від кримчаків, побачивши таке ставлення до себе царя, повертається на Запорожжя. У його розпорядженні знаходяться віддані йому українські і донські козаки та черкеси племені Жане.

За той час, поки він разом з козацькими «охотниками» був на службі у московського царя, кримці посилили напади на Україну.

Дізнавшись про повернення Вишневецького у пониззя Дніпра, кримський хан вжив негайних заходів: мобілізував всі наявні сили кримчаків, направив до правителів Оттоманської імперії гінців з пересторогою про небезпеку і за допомогою.

Ш. Лемерсьє-Келькеже на основі аналізу багаточисельних турецьких документів відзначає, що діяльність Вишневецького вписувалась «у широкі рамки міжнародних відносин того часу». Порівнюючи воєнні приготування Оттоманської імперії проти «Дмитрашки» з тими заходами, які Блискуча Порта здійснювала у той самий час проти інших своїх європейських противників — Венеції або Священної Римської Імперії, можна зрозуміти всю глибину небезпеки, яку являли для неї походи «литовського кондотьєра» (виступав він від імені царя чи сам по собі), адже Вишневецький загрожував не лише володінням Кримського ханства, як вважає С. Соловйов, але також і власне оттоманським володінням на північному узбережжі Чорного моря. Масова мобілізація, проведена у восьми турецьких бейліках, відправлення ескадри являли собою виключні заходи, до того ж — єдиний випадок в історії Оттоманської імперії! — всі ці дії були спрямовані не проти держави, а проти окремої особи, яка була проголошена «найбільшим ворогом Блискучої Порти».

Вишневецький добре розумів, що сам один не зможе протистояти силам кримчаків і турок. Потрібен був забезпечений тил. І він звертається до короля. Як пише М. Маркевич, «знаменитий воїн, колишній гетьман малоросійський з'явився до короля і був прийнятий ласкаво». 6 вересня 1561 р. Сигізмунд II Август повернув йому всі звання і володіння. А коли Вишневецький, що дійшов вже похилого віку, захворів, то, за словами того ж Маркевича, «король не лише дав йому свого медика для вилікування від отрути, але й поцікавився у царя про причину втечі Вишневецького з Росії». Іван Грозний зі злістю відповів на те: «Прийшов він як собака і потік як собака; а мені, Государю, і землі — збитку ніякого не завдав».

Час минав. Похилий вік і численні походи ослабили князя. Перебуваючи на Хортиці, він вже з великим зусиллям сідав на коня, та й шабля не здавалася такою легкою, як раніше.

І все ж, коли 1563 р. його товариш польський магнат Ольбрехт Ляський, котрий мав у Молдові фортецю, запропонував вирушити разом походом у молдавські землі, де між боярськими угрупованнями розпалилася кривава усобиця за престол, Вишневецький відразу ж погодився. Набравши загін козацьких добровольців, він мерщій рушив у Молдову. Однак тут його загін був заманений у пастку і розбитий, а самого Вишневецького взято в полон.

15 жовтня 1563 р. французький посол в Стамбулі повідомляв свій уряд: «Сьогодні чи завтра вранці очікується приїзд «Дмитрашки» із своїми товаришами». А через тиждень він же повідомляв, що «Дмитрашку», тільки-но прибув, його величність султан наказав стратити разом з іншим вельможним польським паном Пісоницьким (Пясецьким). Решту, що були з Вишневецьким, відправлено на галери.

Про страту Вишневецького залишилось