Весной 1708 г. Карл XII вторгся в пределы России. С ним было 24 тыс. пехоты и 20 тыс. конницы. Это были отборные, прекрасно знавшие свое дело воины. В Европе о них ходили легенды как о непобедимых солдатах. Шведский король вначале намеревался идти на Москву через Смоленск, но это направление было прикрыто сильной армией, возглавляемой Борисом Шереметевым, тогда Карл XII свернул на юг и пошел на Украину. Он состоял в тайной переписке с украинским гетманом Иваном Мазепой. Украинский гетман Иван Мазепа мечтал об Украине, вассальной Швеции, а Карлу XII Мазепа обещал квартиры для армии, продовольствие, фураж (корм для лошадей), военную поддержку 30-тысячного запорожского войска.

28 сентября 1708 г. «летучий отряд» русской армии под командованием Петра I атаковал корпус Левенгаупта. Шведские части растянулись по дороге у деревни Лесной. Дело происходило на территории Белоруссии, в то время входившей в состав Речи Посполитой. Появление здесь русских застало шведов врасплох. Левенгаупт, однако, сумел не потерять командование своими частями. Шведы собрались и дали сражение. Оно было выиграно русскими. Все подводы с продовольствием, артиллерией и боеприпасами оказались трофеем русской армии. Впоследствии Петр называл битву при Лесной «матерью Полтавской виктории». Далее и шведские и российские войска двинулись в направлении Полтавы. В марте 1709 г. к Карлу XII пришла новая подмога из Запорожской Сечи: отряд в 8 тыс. всадников с кошевым атаманом Горденком во главе. Александр Меншиков, узнав об этом, двинул свои полки за днепровские пороги. 14 мая 1709 г. русская армия взяла Запорожскую Сечь. Почти все ее защитники пали мертвыми, а Сечь была уничтожена.

Генеральное сражение, во многом решавшее судьбу всей Северной войны, состоялось 27 июня 1709 г. Командование российскими войсками было поручено трем военачальникам: конница отдавалась Меншикову, пехота - Шереметеву, артиллерия - Брюсу. Общее руководство осуществлял сам Пётр I. Русские думали действовать от обороны, поэтому построили земляные укрепления - редуты. На редутах разместили пушки, которые обстреливали лес, где стоял Карл XII. Русская армия выстроилась в две линии: в середине каждой пехота, по бокам конница. У Карла XII осталось чуть более 28 тыс. человек. Карл вытянул пехоту в одну линию, всадников поставил с флангов, а сзади оставил небольшие резервные отряды.

Полтавское сражение началось с выступлением шведской армии к русским редутам. После упорного двухчасового боя шведам удалось овладеть лишь 2 передовыми редутами и они начали перегруппировку влево. При этом 6 правофланговых шведских батальонов и несколько эскадронов оторвались от главных сил и отошли в лес севернее Полтавы, где были разгромлены двинувшейся за ними конницей А.Д. Меншикова и сдались.

Шведский и русский монархи непосредственно участвовали в битве. Пётр вел свои войска в атаку, шведские пули прострелили седло царя и шляпу. Карл XII, раненный в ногу еще до Полтавского боя, велел носить себя в носилках перед шведскими рядами. В самый решающий момент сражения русское ядро попало в повозку, и король был выброшен на землю. Его солдаты подумали, что шведский король убит, и бежали с поля боя. Карл XII повелел поднять себя на скрещенных копьях и взывал к войску: «Шведы! Шведы!», но никто уже не слушал своего короля. На поле битвы лежали свыше 8 тыс. убитых шведов, 3 тыс. сдались в плен, остальные с Карлом XII и Мазепой отступали к Переволочне. 9-тысячный конный отряд Меншикова преследовал их. Боевой дух неприятеля был подорван. У Переволочны 16 250 шведских солдат вместе с генералом Левенгауптом сдались Александру Меншикову. Карл XII и Мазепа укрылись в турецких пределах, в городе Бендеры. Мазепа так и завершил свои дни в Турции, а Карл XII вернулся в Швецию и продолжил борьбу с Россией. Пётр I после битвы пировал в палатках со своим офицерами и с пленным шведскими генералами. За столом царь пил за здоровье шведов и называл их своими учителями. Позже пышно отпраздновали Полтавскую победу в Москве - с парадом войск и салютом.