Итоги войны удовлетворили Ивана IV: он продолжил дело отца по присоединению к России крупнейших городов Великого княжества Литовского (Василий III взял Смоленск, а его сын — Полоцк), добился признания русских завоеваний в Ливонии. Причем инициатива заключения перемирия исходила от Сигизмунда, что для Грозного также было немаловажно: кто просит мира, тот и проиграл.

Отсюда то глумливое отношение, с которым посольство Скротошина было принято в Москве. Сам царь высмеивал дипломатов, а дворяне прямо на царском дворе беспардонно ограбили их. К ногам царя бросили отобранную у литовцев амуницию, над которой московские дворяне во главе с самим государем устроили унизительную потеху. Издевательства иллюстрировали известную поговорку: «Горе побежденным».

24 мая 1562 года шведский король Эрик ХIV приказал своим адмиралам Якобу Багге и Йонсону Бонгу «прекратить нарвское плавание». Торговля европейских стран с Россией через Нарву лишала прибыли шведских купцов и вызывала гнев монарха. С появлением на пути в Нарву военных кораблей купцы Ганзы, Англии, Голландии, Шотландии стали торговать через шведский Ревель, что возмутило Данию и Любек, выступавших за свободу морской торговли. Споры быстро переросли в войну за господство на Балтике.

Боевые действия начались 6 августа 1562 года с осады шведским флотоводцем Клаусом Горном ливонского порта Гапсаль. Защищавший его польский гарнизон отступил в направлении Риги. Шведы угрожали нападением и самой Риге. 13 июня 1563 года трактат о войне со Швецией издал Любек, а 31 июля — Дания. Союзником Дании выступила Польша. К тому времени польско-литовские войска уже имели в Ливонии несколько столкновений со шведами.

Союзники планировали блокировать датско-любекскими силами Стокгольм, в то время как Польша должна была вытеснить шведов из Северной Эстонии. Однако события развивались иначе: шведский адмирал Я. Багге 30 мая 1563 года атаковал датский флот у острова Борнхольм и захватил в плен датского командира Я. Броскенгуса и три датских корабля. 11 октября того же года флот из 33 датско-любекских кораблей под началом адмирала Петера Скрама встретил 27 шведских военных судов севернее Готланда. Правда, бой не состоялся, шведы ушли к Стокгольму. Хотя поляки и курляндцы Кеттлера осадили Пернов, однако не добились заметных успехов в Северной Эстонии. Польские суда, которых и так было немного, оказались заперты в Ревеле.

30 мая 1564 года под Готландом состоялось крупное морское сражение. Датский флот из 23 кораблей под командованием Герлуфа Тролле действовал вместе с 10 любекскими кораблями против шведского флота. Тролле применил новую боевую тактику, поставив корабли тройками, сильный со слабыми, и добился победы.

Только 6 июля под Флемингом недалеко от Борнхольма шведы вновь отважились атаковать датский флот. Весной следующего года шведские отряды появились неподалеку от Копенгагена и Любека, а 4 июня 1565 года адмирал К. Горн вступил в сражение с эскад­рой Тролле между Висмаром и Вемером: 14 шведских кораблей против 13 датских и 12 любекских. Во время трехдневного сражения, получившего название «битвы под Ругией», Тролле был смертельно ранен и датский флот отступил к Копенгагену. Горн на радостях даже высадил на континент шведский десант.

7 июля 1565 года состоялась Борнхольмская битва. 22 датских и 14 любекских кораблей противостояли 44 шведским кораблям. С обеих сторон было более 7 тысяч раненых и убитых. Некоторый перевес в итоге оказался за шведами: они захватили датский флагман «Jaegermesther» и потопили на один датский корабль больше.

23 мая 1566 года Горн с 67 судами выступил к датскому побережью, около которого 6 кораблей село на мели. Горн отвел суда в открытое море. Его безуспешно преследовали 36 датских и 11 любекских кораблей. В ночь с 28 на 29 июля датско-любекский флот на якорной стоянке под Висби был разбит шведами. Погибло 14 кораблей, командование флота и 5 тысяч моряков. После «катастрофы при Висби» и до конца войны шведы доминировали на море.

Военная кампания была продолжена на суше. В январе 1567 года состоялся шведский поход на ливонские города, занятые польско-литовскими войсками. Вышедший из Ревеля отряд под командованием Клаустеня взял Рую, Малотель, Буртник и Лимбаш. Однако уже в феврале под Ревелем литовские и ливонские войска в большом сражении разбили шведские силы. Развивая успех, литовцы осадили Ригу, но, как сказано в хронике, «рижане от них отсиделись, а города им не сдали». Датские войска под командованием Д. Рантцау перешли в наступление и в конце 1567-го — начале 1568 года заняли области Смоланд и Эстерйетланд.

В сентябре 1568 года шведского короля Эрика ХIV объявили сумасшедшим и заключили в тюрьму. Его преемник, Юхан III, был женат на Катерине Ягеллонке, сестре Сигизмунда, и Польша стала союзником Швеции, отказалась поддерживать Данию и предложила ей посредничество в переговорах со Швецией.

В 1569–1570 годах Швеция и Польша обменивались послами, монархи вели дружественную переписку. Польская делегация присутствовала на коронации короля Юхана. В Гданьске осенью 1569 года стояла шведская эскадра Арведссона. Сближению Польши и Швеции всемерно способствовала Катерина Ягеллонка. Она вела переписку по дипломатическим вопросам, сообщала брату планы и намерения шведских политиков. Военное командование строило планы организации совместной, шведско-польской обороны Ревеля и Пернова (напомним, что всего четыре года назад польско-литовские войска с боем осаждали Пернов). Шведы помогали полякам в создании польского военно-морского флота. Уже в 1570 году начинаются совместные походы польско-шведской эскадры.

Свою дипломатическую игру вела и Россия. Еще в 1567 году в Москве возникла идея раздробления Ливонии на ряд мелких княжеств, правители которых принесут присягу монархам Польши, Швеции, Дании и России. Тем самым предполагалось мирно добиться раздела сфер влияния. Грозный сначала предложил основать такое вассальное Ливонское королевство находившемуся в русском плену бывшему магистру ордена Фюрстенбергу, но тот отказался. Затем последовало аналогичное обращение к магистру Кеттлеру, уже владевшему Курляндией и Семигалией на правах вассала Сигизмунда, но тот также отверг предложение. На него согласился только датский герцог Магнус, увидевший в этом шанс обзавестись собственным государством, пусть формально зависимым от Москвы. Роль, которую он фактически исполнял, — наместник в датской зоне оккупации Ливонии — его перестала устраивать.

27 января 1570 года послы Магнуса вернулись из Москвы в Аренсбург. Они привезли соглашение, что Иван IV обещает отдать ему свои завоевания в Ливонии, которые после смерти Магнуса отойдут его наследникам, а после пресечения рода — Датской короне. Русское население будет выведено из Ливонии, а право торговли в ней перейдет «немцам». В ответ Магнус должен был присягнуть на верность русскому царю.

Союз между Магнусом и Иваном IV вызвал пристальный интерес Польши. Королевские дипломаты взволнованно обсуждали, как понимать слова: «Магнус — слуга Ивана IV». Не означает ли это датско-русского раздела Прибалтики? Армия Магнуса выступила совместно с российскими войсками. 21 августа 1570 года объединенные силы атаковали Ревель. Правда, штурмом взять город не удалось, а долгая осада оказалась безрезультатной. Шведы смогли организовать снабжение с моря. 16 марта 1571 года датско-русские войска отступили от Ревеля.