XVI amžiaus viduryje, didėjant žemės ūkio produktų eksportui ir prekybai, Lietuvai trūko priėjimo prie Baltijos jūros. 1557 m. Pasvalio sutartimi Lietuva tapo Livonijos globėja, sukurdama karinę sąjungą. Tai išprovokavo 25 metus trukusį Livonijos karą su Maskva. Karo metu Lietuva patyrė ir pergalių (pvz., Ulos mūšis 1564 m.), ir pralaimėjimų. Karo išsekinta Lietuva ieškojo paramos iš Lenkijos.

Po Liublino unijos ATR tapo federacine valstybe, kurioje valdžia buvo padalinta tarp bendrų ir atskirų institucijų. Bendras buvo valdovas (renkamas Elekciniame seime) ir Seimas. Lietuva ir Lenkija turėjo atskirus teismus, kariuomenę, iždą ir teritoriją. Valdovo valdžia buvo ribojama Henriko artikulų ir Pacta conventa. Aukščiausia įstatymų leidžiamoji valdžia buvo Seimas, kuriame sprendimai turėjo būti priimami vienbalsiai (liberum veto teisė). Svarbią vietą užėmė pavietų seimeliai – bajorų savivaldos institucijos.

Po Liublino unijos stiprėjo Lietuvos bajorų polonizacija – lenkų kalbos ir kultūros perėmimas. Lenkų kalba įsitvirtino viešajame gyvenime, bajorai perėmė lenkišką kultūrą ir tapatybę. Vis dėlto, visiškas abiejų politinių tautų susiliejimas neįvyko. Iki pat XX amžiaus išliko skirtumas tarp lenko ir lenkiškai kalbančio, bet save lietuviu laikančio LDK piliečio.

Derybos dėl unijos su Lenkija buvo sudėtingos. Lenkijos bajorai siekė besąlygiškai prijungti Lietuvą, o Lietuvos didikai, vadovaujami Mikalojaus Radvilos Rudojo, siekė lygiateisės sąjungos. Po ilgų derybų ir Lietuvos teritorinių nuostolių (Žygimantas Augustas atidavė Lenkijai trečdalį LDK žemių), 1569 m. buvo pasirašyta Liublino unijos sutartis, sukūrusi Abiejų Tautų Respubliką (ATR). Nors unija apribojo Lietuvos valstybingumą, išliko atskiri įstatymai, teismai, kariuomenė, iždas ir teritorija.