В июне 1535 года русские войска вновь устремились на белорусские земли. Одна группировка вела боевые действия на Полотчине, вторая - на Мстиславщине, где в результате сражений были сожжены Кричев, Дубровно, Орша. Русская дипломатия добилась большого успеха и на внешней политической арене: московские послы убедили господаря Валахии нанести удар по Польскому королевству с юга, чтобы лишить Литву польской поддержки. Вскоре войско Великого княжества Литовского покинуло территорию Северской земли и вернулось в свои пределы, закрепив за собой только Гомель. На отвоеванной полоцкой земле русские войска построили новые замки - Заволочь и Себеж.
В конце зимы 1536 года небольшие силы Великого княжества Литовского попытались взять Себеж, но безуспешно. Летом этого же года московские войска вели боевые действия в Поднепровье, но потерпели поражение под Кричевом. На этом военные действия прекратились. Москва, занятая в это время борьбой с татарами, хотела примирения; Вильно, от которого война требовала больших хозяйственно-финансовых затрат, - тоже.
После споров о месте переговоров Жигимонт I Старый принял условие прислать к шестилетнему Ивану IV свое "великое посольство", которое и прибыло в Москву 12 января 1537 года. Через два дня начались трудные и длительные переговоры. Обе стороны выясняли сначала, кто начал войну, выставляли территориальные претензии (Москва потребовала Киев и Полоцк, Вильно - Новгород и Псков). Послы Великого княжества Литовского добивались возвращения всей Северской земли и разрушения вновь построенных русских крепостей - Себежа, Заволочья и Велижа, а московская сторона настаивала на довоенных границах и требовала обменять всех пленных. Вильно соглашался отдать всех пленных за один город Чернигов, но Москва отклонила это предложение. В феврале 1537 года было, наконец, достигнуто соглашение на компромиссных условиях: Гомель со всей землей переходил в Великое княжество Литовское, Себеж и Заволочье передавались Московскому государству а остальная часть границы оставалась без изменений. Подписанный трактат предусматривал пятилетнее перемирие, мир на границах и свободу торговли. Война 1534 - 1537 годов хотя хронологически несколько выходит за рамки первой трети XVI века, все же подвела итог именно этому периоду в отношениях Московского государства с Великим княжеством Литовским.
К Русскому государству были присоединены огромные территории на западе. Была установлена граница, которая уже существенно не менялась до начала XVII века (несмотря на крупномасштабную Ливонскую войну). В первой трети XVI века территория Московского государства увеличилась и на других направлениях. В 1503 году при заключении перемирия с Ливонским орденом русской стороне удалось добиться от Ордена согласия на уплату дани за Юрьев (Тарту), некогда входивший в состав древнерусского государства. Преемник Ивана III, его сын Василий III, продолжал политику объединения русских земель на Севере, Юге и Востоке. В годы правления последнего был присоединен ряд удельных княжеств, в том числе Волоколамское (1514 г), Калужское (1518 г), Угличское (1521 г).
Опасность новых военных столкновений с Великим княжеством Литовским и Крымским ханством в начале 1520-х годов побуждала Василия III ускорить ликвидацию Стародубского и Новгород-Северского уделов и присоединить к Русскому государству Рязанское княжество (1521 г). Северский князь Василий Шемячич был пойман и брошен в заточение, а последнему великому князю рязанскому Ивану Ивановичу, в конце концов, удалось бежать в Литву, где он продолжал интриги против Василия III.
Для управления ликвидированными уделами в Москве создавались особые учреждения - дворцы во главе с дворецкими, осуществлявшие контроль над деятельностью местной администрации. В первой трети XVI века существовали новгородский, тверской, рязанский и, по-видимому, угличский дворцы, позднее был учрежден дмитровский дворец. Эти областные дворцы сыграли важную роль при включении бывших удельных земель в сисцентрализованного управления. Постепенно во второй половине XVI века эти дворцы ликвидировались по мере формирования приказов, в которых намечалась замена территориального принципа управления функциональным (когда приказу подведомственна какая-либо отрасль управления).