Stefan Batory był królem Rzeczypospolitej Obojga Narodów aż do swojej śmierci w 1586 roku. Miejsce na tronie znów było puste, a w państwie obojga narodów rozpoczęła się elekcja nowego króla. 27 grudnia 1587 r. nowym królem został Zygmunt III Waza, król szwedzki.
Nowy król starał się o poparcie litewskich magnatów i szlachty, w tym celu wydał przywilej, który potwierdzał statut WKL z 1588 roku. Cztery lata później, w 1592 r., zmarł jego ojciec, król Szwecji Johan III, a Zygmunt odziedziczył jego miejsce na tronie.
Jako gorliwy katolik, Zygmunt III Waza rozpoczął walkę z reformacją, za co zapłacił szwedzkim tronem. W 1599 r. protestanci zbuntowali się i zrzucili go z tronu, a w 1604 r. obwołali królem Karola IX, który był wujem Zygmunta. O ile w Szwecji walka z reformacją została przegrana, to w Rzeczypospolitej Obojga Narodów trwała nadal i nie tylko z nią, dlatego w walce z prawosławiem Zygmunt poparł unię kościelną w Beresteczku z 1596 roku. Wspierał ekspansję i rozwój Kościoła unickiego na wszelkie możliwe sposoby, ale doskonale zdawał sobie sprawę ze stanu rzeczy w państwie i dlatego popierał uchwały sejmów Rzeczypospolitej Obojga Narodów z 1609, 1618 i 1631 roku, które gwarantowały prawa prawosławnym.
Utrata tronu szwedzkiego przez Zygmunta III nie oszczędziła Rzeczpospolitej, Zygmunt liczył na odzyskanie utraconego tronu szwedzkiego i rozpoczęła się wojna ze Szwecją w latach 1600-1629. W 1605 r. czterotysięczna armia Rzeczypospolitej Obojga Narodów pod dowództwem hetmana Jana Karola Chodkiewicza pokonała pod Kirchholmem 13-tysięczną armię Szwedów. Było to wielkie zwycięstwo, które przetoczyło się przez całą Europę, ale Zygmunt nie był w stanie wykorzystać wyników bitwy.
Równolegle z wojną ze Szwecją król próbował wzmocnić swoją władzę w Rzeczypospolitej Obojga Narodów, próby te spotkały się z oporem szlachty i magnaterii, która długo się nie zastanawiając chwyciła za broń. Na czele powstania stanęli wojewoda Mikołaj Zebrzydowski i Janusz Radziwiłł, podstoli WKL. Bunt nie powiódł się, ale i król został zmuszony do rezygnacji z reformy władzy na swoją korzyść.
Później Zygmunt zafascynował się ideą przyłączenia Księstwa Moskiewskiego do Rzeczypospolitej Obojga Narodów, zaproponowaną mu przez niektórych magnatów i szlachtę. W tym czasie w Księstwie Moskiewskim rozpoczął się tak zwany "Czas Niepokojów", a król wraz ze szlachtą i magnatami poparł Fałszywego Dymitra I, a następnie Fałszywego Dymitra II, ale kiedy ten ostatni nie zdołał zdobyć Moskwy, sam zaczął przygotowywać się do wojny.
W 1609 r. rozpoczęła się wojna Rzeczypospolitej Obojga Narodów z Moskwą. Wojska Rzeczypospolitej i WKL, po rozbiciu wojsk moskiewskich, pod Kłuszynem podeszły pod Moskwę, gdzie doszło do zamachu stanu, a syn Zygmunta Władysław został ogłoszony carem moskiewskim. W 1610 r. wojska Rzeczypospolitej Obojga Narodów zajęły Moskwę. Zygmunt nie pozwolił jednak synowi udać się do Moskwy, chciał doprowadzić do unii personalnej z Księstwem Moskiewskim i rządzić samodzielnie w trzech państwach i nie był zainteresowany rychłym wyjazdem syna Władysława.
Nieobecność nowo wybranego cara wykorzystali miejscowi bojarzy, a także milicja pod wodzą Minina i Pożarskiego, która w 1612 r. wyzwoliła Moskwę, a w 1613 r. rada zemstowa wybrała nowego cara Księstwa Moskiewskiego, Michaiła Fiodorowicza Romanowa. W 1617 roku Władysław próbował siłą zbrojną przywrócić sobie należący niegdyś do niego tron cara moskiewskiego, ale zasoby i siły ludzkie Władysława na tę kampanię nie wystarczyły. W 1618 roku między Rzeczpospolitą Obojga Narodów a księstwem moskiewskim został podpisany rozejm w Deulinie, zgodnie z którym do Rzeczypospolitej przeszły ziemie Smoleńszczyzny z miastami Smoleńsk, Biele, Dragobusz, Serpeisk, Rosław, Starodub i Trubczewsk, do Polski przeszły Czernihów, Nowogród Siewierski, Głuchów, Lebiedzińsk.