жовтня 1659 року на чолі старшини, серед якої був й І. Сірко, Ю. Хмельницький переправився на лівий берег Дніпpa, де було московське військо, командири якого не наважувалися перейти на інший берег. 19 жовтня того ж року, прибувши до Переяслава, гетьман Ю. Хмельницький розпочав переговори з царськими боярами, а вже 27 жовтня підписав новий російсько-український договір – Переяславські статті.
Вважають що на Переяславській раді був присутній і кальницький полковник І. Сірко, який з іншими представниками козацької старшини належав до прихильників укладання нового союзу з Московією. Історики зазначають, що є дві версії тексту договору. Різниця між ними полягає в тому, що на одному з документів наявні підписи всіх старшин, а в іншому – підписи більшості старшин, у тому числі й підпис Сірка, були зроблені Ю. Хмельницьким. С. Величко також згадує, що замість І. Сірка угоду підписав Ю. Хмельниченко. Д. Яворницький, як й інші тогочасні дослідники, пояснював це тим, що Сірко був неписьменним: «Присяглася і підписалася козацька старшина, а в її числі і кальницький полковник Іван Сірко, за якого, через його неписьменність, розписався гетьман Юрій Хмельницький». Проте сучасні історики вважають, що так полковник намагався ухилитися від можливих зобов'язань перед московським урядом та залишити собі можливості для свободи маневрів. Але московський уряд, прагнучи мати союзника в особі популярного і впливового кальницького полковника, відзначив його царською нагородою за вірну службу.
Протягом осені 1659-го та зими 1660 року І. Сірко разом із наказним гетьманом М. Ханенком продовжив боротьбу проти І. Виговського, взявши участь в облозі Барського замку. За наказом гетьмана Ю. Хмельницького навесні 1660 року І. Сірко вів успішну боротьбу з ординцями, здійснив низку походів у кримські та турецькі володіння, зокрема похід на Очаків.
Під час Чуднівської кампанії (вересень – жовтень 1660 року) Сірко залишив Ю. Хмельницького, який уклав новий союз із Польщею – Слободищенський трактат (1660) – та успішно воював із кримськими татарами. У ході однієї сутички йому навіть удалося захопити 16 тисяч ханських коней. Цю новину польському королю повідомив покоєвий короля Іван Мазепа.
Протягом 1661 року Сірко, як і інші козацькі старшини, не прихилявся тоді ні до царської, ні до королівської величностей, успішно чинячи опір ординцям.
В умовах боротьби за владу на Лівобережжі Сірко не виявився прихильником і нового претендента на гетьманство – наказного гетьмана Лівобережної України Якима Сомка, звинувачуючи його та його небожа Хмельниченка в розв'язанні ними усобиць. Про гостроту конфлікту свідчить той факт, що наказний гетьман навіть видав універсал, прирікаючи Сірка мало не на смертну кару. Козацький полковник також не залишився в боргу. Як повідомляє літописець Самійло Величко у своїх листах до призвидців громадянської війни, Сірко погрожував усуненням з гетьманства: «Господь допоможе війську об'єднатися, і повстане чорна рада військова», «можемо взяти тебе й… викинути з гетьманства, як непотрібну