С самого начала приступа шведы стали нести большие потери от меткого огня полтавских «сидельцев»: целей для пуль, картечи и ядер виделось предостаточно. Однако, повинуясь приказу короля, неприятельские пехотинцы продолжали штурмовать земляные валы. Они шли на штурм волна за волной, которые, ощетинившись штыками, накатывались на крепостные бастионы и городские укрепленные ворота.

Город и его предместья охватил шум жаркого боя. Грохот пушечных и мушкетных выстрелов, крики с обеих сторон, стоны раненых и предсмертные вопли погибающих — все слилось в один страшный гул. Напрасно, стараясь изо всех сил, надрывались барабанщики. Им не удавалось частой дробью перекрыть шум общей свалки.

Одновременно со штурмом шел обстрел города. От попадания бомб там начались пожары — горели дома. Тушить их было просто некому. Пламя многочисленных пожарищ освещало кровавую картину разыгравшегося боя. Пехотные солдаты, полтавские казаки, горожане из мушкетов стреляли в нападавших, кололи их пиками, рубились палашами, саблями. В ход пошли и факелы — их швыряли прямо на головы врагов. Женщины и дети с валов поливали штурмующих королевских солдат и мазепинцев расплавленным варом, кипятком, бросали в них камни.

Комендант Алексей Келин поспевал в тот день всюду. То он водил в контратаку свой небольшой резерв из нескольких рот пехотинцев-тверцев, то появлялся на оказавшейся в большой опасности батарее, то со шпагой и пистолетом в руках бросался туда, где было всего труднее. Одним своим появлением на бастионах он поднимал дух защитников крепости, тем самым укрепляя их стойкость и силы.

Раз за разом отбивались все приступы. Но не раз и не два были такие критические минуты, когда шведы уже стояли на валу и их барабанщики били сигнал победы. Но каждый раз воины гарнизона и горожане сбрасывали неприятеля с вала в ров. Рукопашного боя шведы явно не выдерживали.

К исходу дня атакующий порыв королевской армии окончательно иссяк. Дав ей отдохнуть час-другой, Карл XII решил штурмовать крепость до победного конца. Он видел с генералами, что осажденный гарнизон отбивался из последних сил, слабел огонь с бастионов.

Передышка в штурме оказалась совсем короткой. Зоркие часовые доложили коменданту Келину, что шведские отряды под прикрытием ночной темени изготовились для очередного приступа. Хотя противник старался не шуметь и не выдавать своего близкого присутствия, внезапности новой атаки не произошло.

В ночь на 22 июня король Карл снова бросил штурмовые колонны на крепостные бастионы. Солдат взяли из свежих полков, еще не участвовавших в деле. Полтавский же гарнизон давно исчерпал свои и без того скромные резервы.