Тим часом Сагайдачний, закінчивши переговори у Варшаві, дістався Хотинського польського табору і, не знайшовши тут запорозького війська, рушив під Могилів на зустріч із ним, домовившись попередньо з польським головнокомандуючим про місце розташування козацьких військ. Ходкевич для охорони Сагайдачного дав три корогви своїх вершників. Однак сталося так, що і ті потрапили у ворожу засідку. Зав'язався несподіваний бій, під час якого український полковник був поранений отруйною стрілою, що стала причиною його тяжкої хвороби, а наступного року — смерті. Польські корогви з пораненим Сагайдачним врятувалися від .переслідувачів і через кілька годин зустріли козаків, які прямували від Могилева до Хотина.

Під час маршу відбулася рада. Сагайдачний розповів козакам про наслідки своїх переговорів із королем. Було засуджено хибні організаційні та військові заходи гетьмана Яцька Бородавки, його звинувачено в розпорошенні військових сил у ворожому краю, внаслідок чого він мало не загубив усього війська — вже було втрачено понад чотири тисячі воїнів. Тож рада позбавила Бородавку гетьманства, обравши замість нього Сагайдачного. Літописець зафіксував: «У цей день козацьке військо розжалувало свого головного начальника й на його місце призначило одного хороброго і войовничого мужа».

Новообраний гетьман негайно виступив на чолі свого війська. Стримуючи натиск турецької армії, яка не хотіла допустити об'єднання запорожців із поляками, він зумів вивести козаків з дуже небезпечного становища — адже перед ними постала загроза прийняти на себе ще на марші перший удар усієї маси ворога й бути відрізаними од спільників. Випередивши султанське військо на дві милі, 41 520 козаків з'єдналися з польськими силами, які чекали порятунку.

Польське військо налічувало не більше 35 тисяч, оскільки після переправи, ще до Хотина багато шляхтичів розбіглося. Загальна ж кількість турецького війська, коли воно повністю зосередилось під Хотином, становила близько 300 тисяч чоловік і відзначалася надзвичайною строкатістю складу (турки, сірійці, боснійці, греки, південні слов'яни, багато з них були мобілізовані з підкорених країн). Турки везли 260 гармат, мали велику кількість верблюдів, мулів і навіть чотирьох бойових слонів, які наводили жах на місцеве населення. Такої армії вже давно не бачили в Європі.

Натомість польсько-козацький табір переважав у ручній вогнепальній зброї (за рахунок передусім запорожців, цього «рушничного війська»). Сеймовий комісар польського війська під Хотином Якуб Собеський дуже високо оцінював козацьке озброєння: «Якби польське військо було так добре озброєне, то могло б помірятися силами з найсильнішою в світі піхотою».

2 вересня з'явилася голова колони турецької армії — 20 тисяч добірної кінноти — спаги центральних турецьких земель Румелії та Анатолії під командуванням анатолійського беглербея Хусейна.і Разом із ними прибув і султан Осман II зі своїм штабом. Не зупинившись, прямо з маршу, турецькі війська, підтримані татарами, атакували козацькі позиції. Турецькому командуванню було відомо, що в козацькому таборі ще не закінчені фортифікаційні роботи. Султанське командування вважало запорозьких козаків головною й вирішальною силою Польщі у цій війні, найбільш боєздатною й витривалою частиною польських військ, і тому саме проти козацьких позицій спрямувало воно як свою першу атаку, так і більшість наступних. Очевидець — вірменський хроніст Авксент, що був у польському таборі, розповідав, що в турецькому таборі під Хотином говорили: «Якщо ми переможемо козаків, тоді легше собі дамо раду з поляками».

Перша атака турецько-татарських військ була сильною. Кілька разів йшли вони в наступ на козацький табір. Однак одностайний рушничний вогонь у відповідь раз у раз відкидав їх назад. Артилерія, що безперервно, впродовж усього дня, обстрілювала козацький табір (було випущено 60 ядер), теж не могла зламати опір запорожців. А в кінці дня, коли атакуючі ледве трималися на ногах, козаки самі перейшли в наступ. У результаті цієї контратаки ворог швидко відкочувався назад, але виснажені денним поєдинком запорожці й самі почали знемагати. Ходкевич, помітивши, що групі козаків загрожує оточення, кинув їм на допомогу свіжі сили: піхоту, найманців, кілька кінних корогов рейтарів та добровольців. Ворожі війська були відкинуті на вихідні позиції. Турки втратили 800 вояків убитими й пораненими, кілька їх потрапило до полону. Загинув паша Сілістрії — Хусейн. Захоплено значну кількість коней і зброї. Серед козаків — 40 чоловік загиблих і полонених. Серед польського війська — 30 полеглих і багато поранених.

Третього вересня всі зайняті попередньо турецькими військами підгір'я вкрилися білими наметами. Турецькі частини поступово розгорталися в північному та північно-східному напрямку, оточуючи з усіх боків польсько-козацький табір. У дію були введені, крім учорашніх сил, ще вісім тисяч яничарів і три тисячі спагів із султанської гвардії. І знову всю енергію та силу своїх військ турки скерували проти козаків. Дві години тривала інтенсивна артилерійська підготовка, але вона не мала успіху, оскільки більшість ядер падала далеко за лінією укріплень. Захищені в окопах запорожці зазнали невеликих втрат.

Коли турки, вирішивши, що козаки вже цілком знищені, піднімалися в атаку, козаки з шаблями в руках вискакували з окопів їм назустріч, кидалися в контратаки, давали відсіч нападникам. Це повторювалося тричі. Козаків підтримував воєвода Вейхер, який через річку з трьох гармат громив атакуючих турків. Нарешті козаки востаннє піднялися проти ворогів. Турки контратакували, але на допомогу кинулися поляки. Спільно з ними запорожці й цього разу здолали нападників. Запала темрява — бій припинився. Загинуло кілька десятків козаків, серед них один полковник. Турецькі втрати були значно більшими — понад двісті вбитими. Серед забитих був беглербей Боснії. Козаки захопили у ворога