11 Травня почалась повна облога Полтавської фортеці. На той час в Полтаві перебувало 30 гармат та 4,5 тисячна московська залога.

Тим часом, союзникам було нанесено чергового суттєвого удару. Цар Петро, послав до кордонів Польщі зведений загін піхоти князя Д. Голицина та кавалерії Х Гольца. Під містечком Підкамень московські війська перетнули шлях війську короля Станислава, й той, не дочекавшись підмоги від загонів фон Крассова був розбитий, та вимушений втікати до Варшави. За два дні до Полтавської битви генерал Х. Гольц розбив загін ще одного союзника шведів — воєводи Сапіги.

Під Полтавою у шведів було 4 гармати та обмаль пороху не тільки для гармат, але й для рушниць. У московської армії було 72 гармати (враховуючи 40, що вони забрали в Батурині) й вдосталь пороху, зброї й амуніції.

Тим часом, цар Петро, зібравши достатньо велику армію, почав форсувати Ворсклу. Робили вони це обманими маневрами, то на південь, то на північ від Полтави. 16 (27) червня 1709 року, виїхав з загоном до міcця чергового форсування московських військ — селища Нижні Млини, Карл ХІІ був важко поранений випадковою кулею. Рана викликала хворобу й король, захворівши, лежав з високою температурою.

27 червня (8 липня) почалась Полтавська битва. Шведська армія вступила в бій в кількості 19 700 чоловік. Під час битви полягло 6 900 шведів. В полон потрапило — 2 800. Встрати московського війська оцінюють бл. 1 500 солдат. Скільки загинуло українців та скільки потрапило у полон достеменно не відомо, оскільки, московські війська ставились до українців як до «зрадників» катували та страчували їх. Відомо, що після Полтавської битви, разом з Мазепою, відступало бл. 20 000 чоловік (з них 16 тис. шведів, а також запорожці, цивільні, козаки з сім'ями та дітьми).

[ред.]Відступ на південь

Всього в шведсько-українському обозі з Полтави відступало бл. 16 000 шведів. Їх переслідували 12 -тисячне московське військо під командуванням М. Голіцина та Р. Багера. Згодом їм на допомогу було вислано шість полків А. Меншикова.

Дійшовши до Перевалочної шведи зрозуміли, що, після взяття та руйнування її московськими військами, переправитись тут неможливо. Все ж, Карл, Мазепа, частина офіцерів, козацької старшини та поранених (всього 1300 шведів та 1500 українців) було переправлено на інший бік. Тим часом, підійшли московські війська та оточили табір шведів.

30 червня (11 липня) 1709 року — оточена 16-тисячна шведська армія здалась на милість московських військ. Шведів було заарештовано та розіслано вглиб Московії. Багато з них загинуло не дочекавшись кінця війни. Багато найманців, що служило в шведській армії перейшло на службу до Петра.

17 липня шведсько-український обоз дістався Буга та почалась переправа до Очакова. Однак, переправа відбувалась досить повільно. 20 липня до табору підійшли московські війська князя Волконського, які захопили в полон бл. 300 шведів та вбили понад 500 українських козаків.

1 серпня — з Очакова Карл ХІІ та Мазепа, з залишками обозу, перебрались до Бендер. Дипломатичними зусиллями шведський король намагався організувати антимосковський союз з Туреччини, Польщі та інших європейських країн. Проте союзники не поспішали починати військові дії проти Москви. Тим часом, Петро І організував анти шведський союз з Данії та . Одночасно в Польщі був усунутий від влади про шведський король Станіслав.

В Бендерах Карл та Мазепа виявились заблокованими, оскільки шлях до Польщі їм перетнули московські війська, що розташувався поблизу Чернівців.

21 вересня (2 жовтня) 1709 року помер гетьман Іван Мазепа. Козаки обрали новим гетьманом генерального писаря Пилипа Орлика, який продовжив справу Мазепи з визволення України.

Проте антимосковська коаліція складалась не так швидко, як на те сподівались союзники. Лише 20 листопада (1 грудня) 1710 року Туреччина оголосила війну Московії. Турецьке військо на чолі з великим візирем Нуман-пашою виступила у поход. Проте війська просувались дуже повільно, й дійшли Дунаю тільки в середині червня 1711.

Тим часом, з Криму в Україну рушило спільне військо кримського хана Девлет-Ґірея та українських козаків Пилипа Орлика. Українсько-татарське військо дійшло до Білої Церкви. Спочатку місцеве населення підтримало військо Орлика. Проте згодом, татари, порушивши угоду, почали грабунки та браття «ясиру». В той же час — московське військо розпочало наступ, в вибило Орлика на турецьку територію.

11 листопада (31 жовтня) 1712 року Туреччина знову оголосила війну Петру І. Проте активних військових дій не відбувалось. Спочатку 1713 року Карл ХІІ залишив Бендери. А 1714 — повернувся до Швеції.

1721 року було укладено Ніштадську угоду, відповідно до якої шведських полонених повернулось додому.

[ред.]Наслідки війни

В результаті війни Московія перетворилась на Росію, й почала звільнятися від свого старого ворога, могутнього сусіда, який закривав вихід до Балтійського моря. Водночас, Полтавська битва стала колосальною катастрофою не тільки для Швеції, але й для Європи; вона зламала колишній баланс влади, — могутність після Полтави переходить від Швеції до Росії, яка міцніє і перетворюється у велику державу. Україна з 1709 року втрачає свою незалежність, юридичні і міжнародноправові чинники, а тому перестає існувати як держава.