Затем Костюшко поспешил на помощь к генералу Мадалинскому, против которого был выслан 5-тысячный отряд генерала Тормасова. Костюшко успел не только соединиться с восставшим генералом, но и выбрать выгодную для боя позицию и укрепить ее. Теперь под его общим командованием находилось до четырех тысяч пехоты и кавалерии при двенадцати орудиях.
4 апреля разгорелось сражение, продолжавшееся весь день и отличавшееся редким упорством с обеих сторон. Все атаки русских были отбиты, а затем поляки сами перешли в наступление и заставили противника отступить. Победа Костюшко вызвала всеобщее ликование в Польше и привела под его знамена новых сторонников.
В конце апреля Костюшко объявил «посполитое рушение», по которому все мужское население Польши от пятнадцати до пятидесяти лет призывалось встать в ряды польской армии. А 7 мая был выпущен манифест, который призывал всех поляков объединиться для борьбы с общим врагом.
Манифест этот успеха не имел – помещики увидели в нем нарушение своих вековых привилегий, крестьяне также отнеслись к нему с недоверием, поскольку в манифесте говорилось, что обещанные льготы и свободы подлежат пересмотру на будущем сейме. Казна повстанцев была пуста, налоги не платились, пожертвований на войско поступало мало. Попытка сформировать армию из добровольцев не увенчалась успехом. К началу осени вместо предполагавшегося по плану восстания 400-тысячного войска Костюшко удалось собрать лишь 40 тысяч человек. Его главная квартира разместилась у деревни Поленицы, где стояли лагерем 16 тысяч регулярных войск и около 10 тысяч добровольцев.
Чтобы предупредить соединение трех русских отрядов, Костюшко решил атаковать и разгромить их по отдельности. В первом сражении с русским отрядом под командованием Денисова поляки были разбиты. За этой неудачей последовали другие. Капитулировал Краков, над Варшавой нависла угроза осады русско-прусскими союзными войсками. Костюшко приказал стянуть к польской столице все силы. Однако прусские войска, простояв под Варшавой более двух месяцев, сами сняли осаду.
Положение армии Костюшко оставалось трудным, остро ощущалась нехватка солдат и средств. Среди подчиненных Костюшко генералов происходили постоянные ссоры и недоразумения, негативно отражавшиеся на всем ходе военных операций. Энтузиазм, охвативший всех в начале восстания, стал постепенно сменяться всеобщим ропотом, дисциплина начала падать.
Вера в успешный исход восстания была окончательно потеряна, когда стало известно, что во главе русских войск в Польше поставлен А.В. Суворов.
4 сентября Суворов подошел к Кобрину, где стояли польские войска генерала Сераковского, и трижды последовательно разбил их. Впечатление в войсках от победы Суворова было так сильно, что Костюшко издал приказ, в котором объявлял: «Если кто будет говорить, что против москалей нельзя удержаться, или во время битвы станет кричать, что москали зашли в тыл, тот будет расстрелян. Приказываю пехотной части держать позади линию с пушками, из которых будут стрелять по бегущим. Пусть всякий знает, что, идя вперед, получает победу и славу, а покидая поле сражения, встречает срам и смерть».
Но и такие суровые меры не привели к успеху. Намереваясь не дать соединиться Суворову с другими силами, Костюшко тайно выехал из Варшавы в лагерь польских войск в Корытинцу. Здесь он предполагал дать генеральное сражение, хотя все силы поляков не превышали и девяти тысяч, в то время как у противника их было не менее 18 тысяч.
10 октября у деревни Мациовицы начался бой, который стал роковым для Костюшко. Поляки были окружены со всех сторон и, несмотря на стойкое сопротивление, разбиты. Сам Костюшко, тяжело раненный в голову и ногу, был взят в плен. Он был отправлен в Петербург, где содержался в заточении до самой кончины императрицы Екатерины II. Однако пожаловаться на дурное обращение он не мог. Взошедший на престол Павел I даровал ему и другим пленным полякам свободу. Все они были приведены к присяге на верность России и императору Павлу. Спустя месяц Костюшко выехал через Финляндию и Швецию в Лондон, получив от императора и императрицы 12 тысяч рублей и щедрые подарки.
Его путешествие представляло сплошной триумф и сопровождалось торжественными встречами и вручением ему памятных подарков. В Америке Костюшко узнал, что конгресс постановил наделить его, как бывшего офицера американской армии, земельным участком и выдать ему около 20 тысяч долларов, которые ему причитались с 1788 года, но по неизвестным причинам не были выданы.