Wkrótce po nominacji Sobieski, którego szabla – jak pisze Korzon – „nie pobłądzi już nigdy; będzie służyła wiernie Polsce i chrześcijaństwu”, znalazł się wraz z większą częścią wojsk Rzeczypospolitej pod Warszawą. Nadszedł czas na odebranie Szwedom stolicy. Niewielka załoga pod dowództwem słynącego z bezwzględnej dyscypliny i okrucieństwa feldmarszałka Arvida Wittenberga nie miała większych szans w konfrontacji z królewską armią. Pierwszy, samowolny i nieskoordynowany, atak ciurów obozowych Szwedom udało się odeprzeć, a jak napisał jeden z nieznanych z nazwiska korespondentów: „Owo tego dnia wielka konfuzja i zamieszanie było… aż naszej piechocie i dragonii do tych naszych ochotników strzelać kazano”. Atak tłuszczy, zwanej z tatarska haramzą, na tyle wstrząsnął jednak obrońcami, że kiedy nazajutrz, 1 lipca, do szturmu ruszyły regularne oddziały, Wittenberg porzucił zamysł walki do ostatniego żołnierza i nakazał kapitulację. Szwedzki feldmarszałek powędrował pod klucz do Zamościa, a Polacy i Litwini oraz ich władca otrzymali niepełny miesiąc na radość ze zwycięstwa, zmąconą widokiem zniszczonego i rozgrabionego miasta.
Dwudziestego ósmego lipca pod jego murami, a konkretnie: na prawobrzeżnym praskim przedmieściu, rozegrała się wielka trzydniowa bitwa z połączonymi armiami Karola Gustawa i Wielkiego Elektora, czyli Fryderyka Wilhelma I, brandenburskiego lennika Rzeczypospolitej, który opowiedział się po stronie jej wroga. Chorąży koronny wystąpił na czele własnego pułku, który doznał niespodziewanego wzmocnienia: w przeddzień batalii przydzielono do niego nadesłany przez chana krymskiego Mehmeda IV Gireja prawie dwutysięczny oddział Tatarów dowodzony przez Subchana Ghaziego Ağę. Z zachowanych przekazów nie dowiemy się, czy Sobieski był zmuszony potraktować go w równie obcesowy sposób, jak to uczynił Sienkiewiczowski Kmicic, aby wymóc posłuch i subordynację ze strony nienawykłego do posłuchu sojusznika, ale Subchan Ghazi pod komendą chorążego raczej nie sprawiał kłopotów. Tego, że Sobieski od razu wziął go mocno w garść, dowodzi przebieg bitwy. Sam chorąży nie został jej pierwszoplanową postacią, ba, jego imię – jak stwierdza Korzon – „nie ukazało się w głównych relacyach tak polskich, jak cudzoziemskich, a jednak pomysłowość i energia jego zasługiwały na pamięć zaszczytną”. Za to półdzicy stepowi jeźdźcy tak bardzo dali się we znaki Szwedom i Brandenburczykom, że w nieprzyjacielskich źródłach poświęcono im wiele uwagi. Być może nawet więcej, niż na to zasłużyli. Mikołaj Jemiołowski zapisał w pamiętniku: „Orda też tylko bokami hukając nadrabiała, a szczerze na Szwedów natrzeć czy nie chciała, czyli też o skórę swą obawiała się”. Podobnie o ich zachowaniu wypowiadał się Pasek, może zbyt wiele oczekujący od sojuszników nawykłych do innych sposobów wojowania, a także Konstanty Górski, który podawał w wątpliwość znaczenie działań z udziałem Tatarów. Prawda leży zapewne pośrodku.
Sobieski zajmował pozycję w centrum polskiego szyku, a Tatarzy, jak zaświadcza Łoś, nacierali „z pułkiem Jmć Pana chorążego koronnego”, wyróżniając się aktywnością szczególnie pierwszego i drugiego dnia walk. W błyskawicznych atakach kilkakrotnie wychodzili na tyły sojuszników i szarpali ich skrzydła, wzbudzając panikę wśród nieprzyjacielskich żołnierzy, często po raz pierwszy w życiu mających do czynienia z krymskimi koczownikami. Część ordyńców zaatakowała tabory wroga i dopiero zdecydowana kontrakcja ze strony generała majora Henryka Horna, dowodzącego doborowymi regimentami rajtarów, rozproszyła ich i zmusiła do odwrotu. Właśnie wtedy wielu wojowników potopiło się w bagnach. Tatarzy nie stracili bojowego ducha nawet wówczas, gdy w ogniu wrogich armat i karabinów złamany został atak polskiej husarii i stało się jasne, że bitwa zakończy się porażką; uderzyli raz jeszcze na tyły wojsk Karola Gustawa i Fryderyka Wilhelma, ale wobec braku synchronizacji z działaniami innych jednostek ich atak został łatwo odparty. Mimo to, chociaż noc była wyjątkowo ciemna i „własnej dłoni zobaczyć nie było można” – jak pisze w monografii poświęconej bitwie Mirosław Nagielski – nagłymi wypadami „stale alarmowali obóz sprzymierzonych. Zmusiło to obu wodzów do pozostawienia w pełnej gotowości części oddziałów”. Obawa przed operującą w okolicach Bródna ordą w dużej mierze odwiodła też Karola Gustawa od decyzji o natarciu większością sił w celu zepchnięcia przeciwnika w koryto Wisły.
Było oczywiste, że tak wielki upór i konsekwencja wykazywane na polu walki przez Tatarów to nie zasługa Subchana Ghaziego Aği, skorego bardziej do rabunków i brania w jasyr niż do udziału w regularnej bitwie i nadstawiania karku własnego i swoich ordyńców, ale komenderującego nimi Sobieskiego. Pod Warszawą chorąży koronny błysnął dowódczym talentem w skali nieporównywalnej do jego wszystkich poprzednich wojennych dokonań. Szybki, zdecydowany w decyzjach, odrzucający wahania, potrafił w maksymalny sposób wykorzystać potencjał tkwiący w nadzwyczaj ruchliwej tatarskiej jeździe. Nie mógł przy jej pomocy wygrać bitwy, ale dowodząc nią, pokazał wnikliwym obserwatorom, że już niebawem Rzeczypospolitej przybędzie kolejny wielki wódz.
Karol X Gustaw w walce z Tatarami, w bitwie pod Warszawą 1656 roku, obraz Johanna Filipa Lemke z 1684 roku.
Niepowodzenie pod Warszawą nie odwróciło losów wojny. Polacy i Litwini zostali rozproszeni i wycofali się z niewielkimi stratami, strategiczne zaś położenie walczących stron nie uległo większej zmianie. Było coraz bardziej widoczne, że ostateczna klęska najeźdźcy to tylko kwestia czasu. Szwedzi i ich sojusznicy, do których w następnym roku dołączyli Węgrzy i Siedmiogrodzianie księcia Jerzego Rakoczego, nie zdołali połknąć rozległego państwa polsko-litewskiego i mimo przelotnych sukcesów krok za krokiem byli wypierani z jego granic. Również za sprawą Sobieskiego, który aż do wiosny 1658 roku, chociaż imiennie pomijany w relacjach, niemal nie zsiadał z konia. Właśnie wówczas na pewien czas pojawił się w Jaworowie. Rok wcześniej walczył przeciwko Rakoczemu i uczestniczył w pościgu za jego armią, która najpierw do cna spustoszyła Warszawę, a później, zdziesiątkowana i wydana na pastwę Tatarów, poddała się pod Czarnym Ostrowem. Obok obu hetmanów koronnych przy podpisywaniu aktu kapitulacji był również obecny chorąży. Akt ten potwierdzał ostateczny krach ambitnych planów Karola Gustawa, zmierzającego do rozbioru Rzeczypospolitej przy pomocy Rakoczego, Kozaków i Brandenburgii. Teraz pozostawała mu rozpaczliwa obrona dotychczasowych zdobyczy przed kontrofensywą Polaków, wspartych przez Austrię i Danię. Wojna przeniosła się do Prus Królewskich, gdzie w rękach Szwedów pozostało już jedynie kilka większych twierdz, a Czarniecki szykował się do słynnej wyprawy na wyspy duńskie.
Na Pomorzu w drugiej połowie 1658 roku znalazł się również Sobieski. Wespół z Koniecpolskim dowodził kilkutysięcznym oddziałem wyekspediowanym do oblężenia Sztumu, a gdy jego przyjaciel śmiertelnie zachorował, objął samodzielną komendę. Przez moment stanęła przed nim mało atrakcyjna perspektywa służby pod Bogusławem Radziwiłłem. W charakterze namiestnika w Prusach Książęcych dowodził on wojskami elektora brandenburskiego, który za cenę zwolnienia z obowiązków lennych dokonał kolejnej politycznej wolty i znów przeszedł na stronę Rzeczypospolitej. Obaj mieli wyruszyć na Żmudź i do Kurlandii przeciwko oddziałom feldmarszałka Douglasa, ale ostatecznie z tych planów nic nie wyszło i chorąży koronny najpierw znalazł się