1572年7月，俄軍粉碎了克裏木汗國的入侵。是年，波蘭國王西吉蒙特二世去世，波蘭出現了一段“空位期”，國內政局不穩。伊凡雷帝見有機可乘，便再次發動了對立沃尼亞的進攻。這次他交戰的主要對象是瑞典。早在1567年，瑞典國王愛利克十四被推翻後，俄瑞同盟即告破裂。1573年，俄軍攻占了瑞典在波羅的海沿岸的第二大據點派達。1575年，俄軍打到裏加灣沿岸。到1577年，俄軍占領了除裏加、列維爾等區以外的立沃尼亞大部分地區。伊凡雷帝一時躊躇滿誌，似乎已成東歐霸主，他同奧地利皇帝進行密談，建議兩國瓜分波蘭—立陶宛：波蘭和普魯士歸奧地利，立陶宛和立沃尼亞歸俄國，但沒有得到認同。
第四階段：1578—1583年。在這一階段，波蘭、瑞典轉入反攻，俄國戰敗求和，功敗垂成。
1577年，斯傑凡·巴托雷當選為波蘭新國王。這巴托雷也非尋常之輩，而是一位頗有遠見和謀略的統帥。他決定采取“圍魏救趙”之策，通過把戰爭引向俄國本土，對俄國本土造成巨大壓力，把俄國趕出立沃尼亞。為此他經過一年多的戰爭準備，在軍事上改組軍隊，提高炮兵性能，在匈牙利和普魯士招募雇傭軍，購買大量軍事裝備，加強軍事訓練；在外交上同克裏木汗國和土耳其建立反俄同盟。1579年8月，成竹在胸的巴托雷親率1.5萬主力部隊包圍了波洛次克。伊凡雷帝由於麻痹輕敵，對早已獲得的波蘭國王企圖襲擊波洛次克的情報不以為然，沒有加強該城的設防。波軍經過近一個月的圍攻，終於攻占了該城。
與此同時，瑞典軍也乘勢而入，加入了討伐俄國的行列。它出動約1.7萬人馬和海上艦隊進攻在立沃尼亞的俄軍營地，克裏木汗國積極響應，於1580年春對俄國南方發動了進攻。俄國四麵楚歌，多處受敵，窮於應付。
1580年9月，巴托雷又調集3.5萬人馬，向俄國發動第二次進攻。這次波軍來勢洶洶，深入俄國腹地，攻占了大盧基等城市。11月，瑞典軍隊又占領了科列拉要塞。伊凡雷帝此時已意識到，不退出立沃尼亞，波蘭和瑞典決不善罷甘休。波蘭和瑞典是東歐和北歐的兩個強國，以俄國之力，對付其中一國尚可，如和波、瑞兩線作戰，再加之克裏木韃靼人在南方的騷擾，則難以取勝，遂決定以退為進，破天荒地第一次請求羅馬天主教皇出麵斡旋調停，答應讓出除納爾瓦外的整個立沃尼亞，並建議各國結成反土耳其同盟。但巴托雷並不滿足於這些讓步，他決意不給俄國留下任何出海口，要求俄國還要交出納爾瓦，並支付40萬茲羅提的戰爭賠款。這意味著，俄國付出巨大代價、進行了長達二十多年的立沃尼亞戰爭將前功盡棄，伊凡雷帝自然無法接受，結果談判破裂。
1581年8月，巴托雷調集4.7萬大軍對俄國發動了第三次進攻。這次進攻的目標是俄國西部重鎮普斯科夫，對此俄國已有覺察，調集重兵防守。9月初，波軍包圍了普斯科夫，對該城開始猛烈炮擊。普斯科夫城防堅固，由三道石牆護衛，城牆長約9公裏，高為9米，厚達5米，城上架有大炮，有俄軍日夜守衛。9月7日，波軍對普斯科夫炮擊了一整天，在城南牆上打開了幾個缺口。隨後，波軍發動總攻，衝入城內，俄守軍拚死抵抗，居民中的成年男子幾乎全部參加戰鬥，血戰多時，才將已被波軍占領的斯維努茨塔樓炸毀，塔樓中的波軍全部斃命。在俄軍的頑強抵抗下，波軍終於支持不住了，在付出重大傷亡後退出了普斯科夫。之後波軍對普斯科夫轉為長期圍困，企圖使其不戰自潰。
就在俄、波兩軍激戰之時，瑞典再次出兵，占領了納爾瓦、伊凡、雅姆、科秋裏耶等城市。瑞典漁人得利，這使巴托雷大為不快，他要求瑞典將納爾瓦和雅姆讓與波蘭，瑞典不允。結果波瑞同盟破裂。俄國方麵，納爾瓦的陷落使其失去了在波羅的海的一個重要出海口，使其長期征戰的成果付之東流，更是受到極大打擊。此時伊凡雷帝已無心和波蘭再戰，決定利用矛盾，先與波蘭媾和，以便全力對付瑞典，奪回納爾瓦。波軍此時正陷在普斯科夫城外進退兩難，騎虎難下，因此也願意休戰，通過談判奪回立沃尼亞。兩國遂展開談判，經過激烈的討價還價，1582年1月25日，雙方簽訂了一個為期10年的停戰協定，規定俄國將其在立沃尼亞奪得的大部土地讓與波蘭，波蘭將其占領的俄國領土歸還俄國。關於納爾瓦，由於雙方毫不相讓，懸而未決，未列入協議。