Kwestia podpisania unii z koroną polską w WKL pojawiała się niejednokrotnie, ale Litwa nigdy nie potrzebowała polskiego wsparcia tak bardzo, jak podczas wojny inflanckiej. Wszystkie wcześniejsze próby Polski przyłączenia WKL do siebie zakończyły się niepowodzeniem, ponieważ szlachta i wielcy książęta nie byli zainteresowani warunkami, które zostały im zaoferowane w tej unii, pomimo faktu, że wielu litewskich szlachciców, ta unia była korzystna.
Udział WKL w wojnie inflanckiej zmienił równowagę w procesie zjednoczenia dwóch mocarstw, jeśli wcześniej unia była bardziej potrzebna Polsce, teraz dla części szlachty stało się oczywiste, że WKL nie ma wystarczających sił na wojnę z Moskwą, a to może mieć katastrofalne konsekwencje dla Litwy.
Początek przygotowań do unii, położył podpisany akt szlachty litewskiej, na sejmie polowym pod Witebskiem 13.09.1562. W akcie tym szlachta prosiła Wielkiego Księcia o zawarcie unii z Polską, a także wyraziła pragnienie posiadania wspólnego sejmu z koroną polską, w miejscu z polską szlachtą, aby wybrać króla, a co najważniejsze, aby cieszyć się tymi samymi prawami i wspólnie walczyć z wrogami.
Nie wszyscy byli przychylni unii, sprzeciwiała się jej główna część magnaterii na czele z wojewodą wileńskim, kanclerzem i marszałkiem ziemskim Radziwiłłem Czernym, którzy nie chcieli tracić swoich pozycji politycznych w administracji państwowej i przywilejów obywatelskich na rzecz ogólnej masy szlachty w głębi WKL.
Na sejmie wileńskim w 1563 r. rozważano kwestię unii z Polską i wybrano delegację do negocjacji z polskim sejmem. Magnaci zdołali zawrzeć w instrukcjach negocjacyjnych klauzule, które zachowywały integralność, izolację i znaczącą rolę autonomii dla WKL. Wypowiedzenia wojny i traktaty międzynarodowe musiały być wcześniej uzgodnione przez oba mocarstwa. Wspólne sejmy mogły odbywać się tylko w wyjątkowych przypadkach. Sejmy, urzędy, instytucje i sądy pozostawały odrębne. Na wspólnym sejmie wybrano jednego króla, który został również wielkim księciem litewskim, ale koronacja musiała odbyć się osobno w Krakowie i w Wilnie.
Rozpoczął się długi i bolesny proces podpisywania unii, ponieważ polscy magnaci i szlachta chcieli pełnej inkorporacji WKL, a szlachta litewska nie chciała stracić swoich przywilejów i majątku. Potrzeba było wielu sejmów, aby dojść do trudnego, ale wspólnego porozumienia w sprawie unii. Odbyły się sejmy w Warszawie 1563-1564, Bielsku 1564, Parchawie, nie udało się dojść do porozumienia na sejmie beresteckim i polnym pod Lebiedziewem w 1566 roku. Dopiero 1 lipca 1569 r. w Lublinie stronom udało się porozumieć i podpisać Unię Lubelską. W unii znalazły się wszystkie punkty, które magnaci WKL zawarli w instrukcjach do rokowań, ale w zamian musieli odstąpić WKL Podlasie i ziemie ukrainne.
Unia Lubelska ogłosiła, że na mapie świata pojawiło się nowe państwo - Rzeczpospolita Obojga Narodów. Na czele Rzeczypospolitej stał król, wybierany dożywotnio przez szlachtę obu narodów. Dla całego państwa utworzono sejm magnacko-szlachecki, który składał się z dwóch izb: Senatu (magnaci, przedstawiciele administracji centralnej i wojewódzkiej, Kościół katolicki) oraz Izby Ambasadorskiej, w której wybierano po dwóch ambasadorów z każdego powiatu. Dawne przywileje dla panów feudalnych pozostały w obu mocarstwach, oba stany zachowały suwerenność, własną administrację państwową, wojsko, skarb i prawo do emitowania tej samej monety, aparatu sądowniczego, prawa i systemu celnego. Każda ze stron miała swój język państwowy: Polska - łacinę, WKL - białoruski. Osobnym aktem z 3.08.1569 r. Księstwa Kurlandii i Żmudzi zostały uznane za wasali Polski i WB, Inflanty uznano za współwłasność (Kondominium).
7 lipca 1572 r. zmarł Zygmunt August, a na jego miejsce wybrano Henryka Walezjusza, który był bratem króla Francji Karola IX. Nie był on jednak długo królem Rzeczypospolitej Obojga Narodów, trzy miesiące później, dowiedziawszy się o śmierci brata, Henryk Walezjusz uciekł nocą do Francji i został królem francuskim Henrykiem III. Kolejnym królem Polski i Litewskim został wybrany książę siedmiogrodzki Stefan Batory.
Wykorzystując trudną sytuację polityczną w Rzeczypospolitej Obojga Narodów. Iwan Groźny wznawia działania wojenne w Inflantach i zajmuje terytorium od Dinaburga po Rygę. W 1579 r. 40-tysięczna armia Rzeczypospolitej Obojga Narodów, dowodzona przez Stefana Batorego, odcięła siły moskiewskie w Inflantach i podeszła pod Połock. Po 26 dniach oblężenia Połock został wyzwolony, a wraz z nim zdobyto zamki Kazyany, Sitna i Krasny. W następnej kampanii wojskowej wojska Batorego zajęły Usvyazh, Velizh, jesienią 1580 r. - Velikie Luki, Nevel, Zavolochye, Ozerishche, a pod koniec roku Holm i Staraya Rusa. W 1581 r. Wojska moskiewskie spustoszyły ziemie w pobliżu Dubrowny, Orszy. Kopysi, Szkłowa i Mohylewa, a 26 sierpnia tego samego roku Stefan Batory obległ Psków. Oblężenie Pskowa zakończyło się bez powodzenia, 15.01.1582 r. Rzeczpospolita Obojga Narodów i Księstwo Moskiewskie podpisały rozejm jamsko-zapolski na 10 lat. Zgodnie z wynikami pokoju jamsko-zapolskiego Moskwa oddała Inflanty, Połock i Wieliż, a Rzeczpospolita Obojga Narodów zwróciła jej zdobyte twierdze na terytorium Księstwa Moskiewskiego.