В 1688 году крымский хан возобновил набеги на польскую Украину. Краков требовал от Москвы выполнения условий «Вечного мира» — нового похода на Крым. В сентябре 1б88-го Кремль объявил ратным людям о новом походе. На этот раз его причины объяснялись общеевропейской ситуацией: Турецкое государство, сражаясь с европейскими странами, принимает от Бога наказание и «только некоторую надежду имеют на крымского хана с ордами».

В феврале 1689 года, чтобы не иметь недостатка в воде для людей и свежей траве для лошадей, а также избежать степных пожаров, князь Голицын снова ведет 112-тысячную армию на юг. Крымские татары принуждены всерьез защищать свои кочевья. 15 мая при урочище Зеленая долина произошло генеральное сражение. Крымская орда, при поддержке белгородских татар, черкесов и турецкого корпуса, обрушилась на русские полки. Восемь часов подряд крымцы пытались разрушить боевой строй армии Голицына, но были раз за разом отражаемы убийственным артиллерийским и ружейным огнем. Русские походные колонны продолжали движение на юг. В течение двух следующих дней крымцы вновь атаковали, но без успеха. Только однажды татарский отряд сумел врубиться в ряды Ахтырского и Сумского полков, но был вскоре отброшен. После этого татарские нападения прекратились. 20 мая русские подошли к воротам Крыма и остановились перед укреплениями Перекопа. Голицын отправил в Москву реляцию о победе.

Ворота крепости на Перекопе были открыты, их никто не защищал. Но Голицын опасался, что это ловушка. В Крыму с его сильными турецкими крепостями и потрепанной, но грозной ханской армией русское войско, оторванное от тыловых баз, попало бы в окружение — дверку на Перекопе крымцы захлопнули бы за ним. Голицын приступает к переговорам с ханом, который прислал предложение о мире. В лагере русских войск снова начинаются болезни и голод, обозы с провиантом запаздывают, нет пресной воды.

Переговоры затянулись; Голицын пишет в Москву, что намерен возвращаться. Царевна Софья отвечает: «Батюшка ты мой, чем платить за такие труды твои неисчетные?» Голицын получает и грамоту от формально правящих царей Петра и Ивана, в которой они поздравляют его с «победой неслыханной», в результате которой враги «поражены и побеждены и прогнаны». Армия возвращается в Россию, отбиваясь от набегов татарской конницы; потери русских во 2-м Крымском походе достигают 20 тысяч погибших и 15 тысяч пленных.