Надежды Карла XII не оправдались. Украинский народ не пошел за изменником Мазепой, и последний привел к шведам лишь небольшой отряд. Украинское население не давало захватчикам продовольствие, непрерывно нападало на шведские войска, в результате чего они теряли свои силы. Специально выделенный русский отряд не дал Лещинскому возможности придти на помощь Карлу. Турция и Крым также не торопились поддержать шведов, ожидая, чем закончится их схватка с русскими.

В апреле 1709 г. Карл XII осадил Полтаву, надеясь здесь захватить большие запасы продовольствия. Со своей стороны, Петр I решил дать под Полтавой генеральное сражение шведам, которое и произошло 27 июня. В результате прославленная шведская армия была наголову разбита. Она потеряла более 9 тыс. человек убитыми и около 20 тыс. человек попали в плен. Потери русских составили 4635 человек убитыми и ранеными. Карлу XII, раненому в боях, и изменнику Мазепе с небольшим отрядом удалось бежать на территорию Турции.

Полтавская победа продемонстрировала храбрость русской армии и большое военное искусство Петра I и его соратников и означала закат шведской армии. Она предопределила победоносный исход Северной войны и тем самым спасла Россию от иностранных захватчиков.

Международное положение России после разгрома шведов резко улучшилось. Почти сразу Дания и Август II, изгнавший из Польши Лещинского, возобновили союз с Россией, но взаимоотношения между союзниками стали уже другими. Если раньше они являлись равноправными партнерами, то теперь Россия стала играть главную роль, а ее союзники — второстепенную. Вскоре к антишведскому союзу присоединилась и Пруссия. Наиболее крупные европейские державы в лице Англии, Голландии, Австрии и Франции, которые вели войну за испанское наследство, стремились теперь привлечь Россию на свою сторону.

В то же время они, особенно Франция, не прочь были подтолкнуть против России Турцию, которая жаждала реванша за поражение во время войны за Азов и в ноябре 1710 г. объявила России войну. Русская армия двинулась на юг к турецким границам. Однако в результате ряда ошибок, допущенных в этом походе, в июле 1711 г. на р. Прут она оказалась окруженной турецко-татарскими войсками, которые почти в 3 раза превосходили численность русских войск. После того как атаки турок были отбиты, они пошли на переговоры. 12 июля 1711 г. был подписан Прутский мирный договор, по которому Россия возвращала Турции Азов, а также обязывалась разрушить Таганрог и другие построенные на азовском побережье города. Одним из условий было обязательство не препятствовать возвращению Карла XII в Швецию.