Після артилерійської підготовки почався штурм. Спаги й татари за Дністром відвертали увагу, загрожуючи переправою, в той час як на правий фланг обрушилися головні сили. Рядових воїнів підганяли сотники. Спаги, які спішились, несли перед собою снопи соломи, захищаючись від куль. Після дев'ятої атаки турки увірвалися на вали польських позицій, але були зустрінуті вогнем із гармат, що їх заряджали, коли закінчилися запаси ядер, шматками заліза й скла. Турки відступили під натиском угорських, польських, українських воїнів.

Особливо запеклі бої точилися перед козацьким табором. Запорожці, яких штурмували понад 20 тисяч спагів, відбили 11 атак на козацькі позиції. Щоразу запорожці діяли сильним рушничним вогнем або енергійними вилазками, кидаючись на ворога і вступаючи в рукопашний бій. Відбивши останню — одинадцяту атаку, запорожці кинулися на допомогу своїм союзникам, завершуючи цілковитий розгром ворога. Після закінчення битви, яка не вгавала протягом усього дня, втративши кілька тисяч убитими й пораненими, деморалізовані, пригнічені турки повернулися до свого табору.

На полі бою полягло понад тисячу ворогів. Втрати в польсько-козацькому таборі були невеликі. Лише татари захопили 40 полонених у ясир. Бої 28 вересня оцінювалися як найзначніша битва Хотинської війни. «Була то найбільша битва», — зробив висновок турецький історик Кя-тіб Челябі.

Цілковитий розгром турецької армії змусив султана' погодитися на переговори й укладення миру з Польщею. Могутня турецька армія зазнала нищівної поразки, османський уряд — краху своїх загарбницьких планів щодо Польщі та України. Спроба Османа II поставити на коліна Польщу, ліквідувати козацтво й завоювати Україну провалилася. Протягом п'ятитижневих боїв султан не здобув жодної перемоги, а втрати його армії дорівнювали 40 процентів воїнів.

Однак Хотинський мир був наслідком компромісу, який був спрямований проти запорожців. Невдячністю заплатила Річ Посполита тим, хто врятував її від катастрофи. Адже вона зобов'язувалась заборонити чорноморські походи! й карати козаків за них. Польський король рекомендував відібрати у козаків човни, щоб не допустити їхніх походів на Кримське ханство й Туреччину, а також зменшити кількість козаків до 3000 чоловік, переписавши їх до реєстру. Решту, майже 85 відсотків учасників Хотинської кампанії, що забезпечили перемогу в ній, хотіли перетворити на кріпаків. Інша річ, що реалізувати такі свої задуми польські феодали були неспроможні.

Про вирішальну роль козаків у Хотинській битві свідчили численні турецькі та польські тогочасні документальні джерела.

Навіть представники польського табору визнавали: козаки не тільки винесли на своїх плечах тягар війни й забезпечили перемогу, а й взагалі, врятували Річ Посполиту від загибелі. Сеймовий комісар магнат Якуб Собеський заявив: «Справжніми переможцями під Хотином і рятівниками Польщі були козаки». Вірменський хроніст Авксент писав: «Якби не козаки, польське військо було б розбите за 3—4 дні. Перемогу здобуто лише завдяки Богові й запорозьким козакам».

У Західній Європі, де з великим напруженням та інтересом стежили за розвитком подій під Хотином, від яких могла залежати доля багатьох європейських народів, також утвердилася загальна думка про те, що основна заслуга у відсічі турецько-татарським полчищам, провалі завойовницького походу Османа на Україну і Польщу належить козацтву. Це, зокрема, стверджує французький історик Бодьє у праці, яку він видав у 1631 р. у Парижі. Отевіль (Гаспар де Тандр) захоплено писав у книзі, що вийшла в Кельні 1697 р., про високі військові якості козаків: «Словом, під час цього походу козаки творили справжні чудеса». Цікаві його спостереження про витривалість запорожців: «Вони такі міцні від природи, що голод, спрагу, вітер, дощ, холод і всі інші злигодні переносять набагато легше, ніж усі інші народи».

Спільна боротьба поляків і українців проти турецько-татарських загарбників під Хотином збагатила кращі традиції братерства цих народів. Козацький полководець Петро Конашевич Сагайдачний став героєм і України, й Польщі. Хотинська війна була вінцем його полководницької діяльності, європейської слави.

Я. Собеський у своїй «Історії Хотинської війни» свідчив: «Скільки очолював Сагайдачний Запорозьке Військо, всюди був овіяний славою подвигів на суші й на морі і мав незмінне щастя. Кілька разів погромив татар на степах перекопських і навів страх на Крим. Не менше прославили його морські походи — й тут завжди мав він щастя, — зруйнував кілька великих міст турецьких у Європі та Азії, попалив околиці Константинополя. Взагалі був це чоловік великого духу, що сам шукав небезпеки, легковажив життям, у битві був перший, коли доводилося відступати — останній, був проворний, діяльний, в таборі сторожкий, мало спав і не пиячив, як то звичайно у козаків, на нарадах був обережний і в усяких розмовах маломовний».

Отруєна татарська стріла, що влучила у Сагайдачного при сутичці на самому початку Хотинської битви, вкоротила 'йому життя. У Києві він дуже хйорів, страждав від рани, але продовжував піклуватися про школи, братства, церкви та шпиталі. За п'ять днів до смерті Петро Конашевич у присутності київського митроплита Іова Борецького й нового запорозького гетьмана Оліфера Голуба склав тестамент, заповідаючи