Оценивая впоследствии поражение под Нарвой, Пётр I писал: "Единым словом сказать, всё то дело, яко младенческое играние было, а искусство ниже вида". Поражение под Нарвой резко ухудшило международное положение России (в Европе ходила медаль с изображением, как Пётр бежит из-под Нарвы с валившейся с головы шапке, утирая платком слёзы, и с евангельской подписью: "и исшед вон, плакася горько") и создало угрозу вторжения Швеции в русские земли. Позднее, спустя 24 года, Пётр, собираясь праздновать третью годовщину Ништадтского мира, имел мужество признаться в собственноручной программе торжества, что начал шведскую войну, как слепой, не ведая ни своего состояния, ни сил противника.
Шведский король принял решение не продолжать активные военные действия против русской армии, а нанести основной удар по войскам Августа II. Считая Речь Посполитую единственным реальным противником, Карл, по образному выражению Петра I, "надолго увяз" в ней, поскольку гнаться за неприятелем слабым, оставляя в тылу сильного, и решиться с небольшим войском во второй половине ноября идти в глубь России было бы крайним безрассудством. Шведские войска вторглись на польскую территорию и нанесли несколько крупных поражений саксонской армии. В 1701 году была взята Варшава, в 1702 одержаны победы под Торунью и Краковым, в 1703 — у Данцига и в Познани. А 14 января 1704 года сейм низложил Августа II в качестве короля Речи Посполитой и избрал новым королём шведского ставленника Станислава Лещинского.
Тем временем на русском фронте не велось масштабных военных действий. Это дало Петру возможность восстановить силы после поражения под Нарвой. Воспользовавшись удалением Карла, Пётр начал энергичную реорганизацию русской армии, пополнение войск усиленной вербовкой, строился флот, укреплялись города и границы, развернулось создание единообразной по калибрам артиллерии (в условиях нехватки металла на переплавку шли даже колокола; была конфискована четвёртая часть всех церковных и монастырских колоколов), наёмные офицеры-иностранцы заменялись русскими. Уже в 1702 г. русские вновь перешли кнаступательным операциям. В ходе кампании 1702—1703 годов в руках русских оказалось всё течение Невы, охраняемое двумя крепостями: в истоках реки — крепость Шлиссельбург (крепость Орешек), а в устье — основанным 27 мая 1703 года Санкт-Петербургом (там же, при впадении реки Охта в Неву находилась взятая Петром I шведская крепость Ниеншанц, разобранная позднее для строительства Санкт-Петербурга) . Русские добрались наконец до Балтийского моря. Подплывшие два неприятельские судна были взяты капитаном Петром Михайловым и поручиком Меншиковым с Преображенским и Михайловским полками (это был первый за три года войны успех на море, за который Михайлов и Меншиков получили андреевские ленты). Здесь в мае 1703 г. началось строительство Петропавловской крепости, ядра будущего города Санкт-Петербурга, а также флота и базы для него - Кронштадта. "Окно в Европу" было прорублено. В 1704 году русские войска овладели Дерптом и Нарвой. Штурм крепостей наглядно продемонстрировал возросшее мастерство и оснащённость русской армии. Из Дерпта Пётр поехал под Нарву, откуда он писал в письме: "Где четыре года тому назад господь оскорбил, тут ныне весёлыми победителями учинил, ибо сию преславную крепость шпагою в три четверти часа получили". Успехам русской армии во многом способствовали выступления крестьян Прибалтики, поднявшихся на борьбу против шведского владычества.
Успехам русской армии во многом способствовали выступления крестьян Прибалтики, поднявшихся на борьбу против шведского владычества.
Ход внешней борьбы затруднялся борьбой внутренней. Летом 1705 г. вспыхнул астраханский бунт, дальний отзвук стрелецких мятежей, отвлекший с театра войны целую дивизию. Позже, когда в 1708 г. Карл, разделавшись с Августом, повёл из Гродно свою 44-тысячную армию прямо на Москву, а 30 тысяч были готовы были идти к нему на помощь из Лифляндии и Финляндии, у Петра в тылу запылал бунт Башкирский, охвативший Заволжье казанское и уфимское, а вслед за ним на Дону бунт булавинский, вызванный сыском беглых крестьян и распространившийся до Тамбова и Азова. Эти мятежи сильно смутили Петра, вынудили его разделять свои силы, заставили, следя за врагом на Западе, оглядываться назад, дали ему почувствовать, сколько народной злобы накопил он за спиной.
Главное на Западе было сделано. Пётр не желал ничего более, кроме прекращения войны, готов был уступить часть завоёванных территорий, только бы удержать новопостроенный приморский городок. Россия обратилась к Швеции с предложением заключить мир, но та отвергла его. Шведские войска "увязли" в Польше, но лишь для того, чтобы обеспечить себе тыл для действий против России, чтобы свергнуть с престола короля Августа и возвести на его место верного себе человека. Центр военных действий переместился в Польшу, куда двинулась русская армия в 60 тыс. человек, что, однако, не предотвратило поражения Августа II (1706). Август II, не предупредив Россию, заключил сепаратный договор Саксонии со Швецией, отказался от польского престола и признал королём ставленника шведов Станислава Лещинского. Это поставило русские войска в Польше в чрезвычайно тяжёлые условия, и лишь смелый, быстро осуществлённый Петром I манёвр позволил им избежать окружения и разгрома.
Тем не менее, не решаясь объявить о предательстве в присутствии русской армии под командованием Меншикова, Август II вынужден был со своими войсками участвовать в сражении при Калише 18 (29) октября 1706 года. Битва закончилась полной победой русской армии и пленением шведского командующего. Это сражение стало крупнейшим с участием русской армии с начала войны. Но несмотря на блестящую победу, Россия осталась в войне со Швецией в одиночестве и снова пыталась добиться заключения мира. Однако этому препятствовал не только категорический отказ Швеции признать за Россией право на выход к Балтике, но и позиция Англии и её союзников. Они опасались, что в случае окончания Северной войны Швеция может вмешаться в войну за испанское наследство на стороне Франции.
Вторжение в Россию.
Вынудив Августа II к капитуляции, Карл XII начал подготовку к осуществлению решающего удара по России. Его план состоял в том, чтобы силами 16-тысячного корпуса Левенгаупа в Лифляндии, 14-тысячного корпуса Либекера в Финляндии и флота нанести поражение русской армии в Прибалтике, а затем в генеральном сражении разгромить основные силы русской армии.
В течение 1707 года шведская армия находилась в Саксонии. За это время Карлу XII удалось восполнить потери и существенно укрепить свои войска. В начале 1708 шведы двинулись в направлении Смоленска. Принято считать, что первоначально они планировали основной удар в направлении Москвы. Положение русских осложнялось тем, что Петру I не были известны планы противника и направление его движения.
3 (14) июля 1708 года Карл одержал победу в битве при Головчине над русскими войсками под командованием генерала Репнина. Это сражение стало последним крупным успехом шведской армии.
Дальнейшее продвижение шведской армии замедлилось. Стараниями Петра I, шведам приходилось передвигаться по опустошённой местности, испытывая острый дефицит провизии. К осени 1708 года Карл XII вынужден был повернуть на юг в направлении Украины.
28 сентября (9 октября) 1708 года в битве у деревни Лесной войска Петра I разгромили корпус Левенгаупта, двигавшийся из Риги, чтобы присоединиться к главной армии Карла. Это была не просто победа над отборными шведскими войсками — впервые была одержана победа над превосходящими силами противника. Царь Пётр назвал её матерью полтавской виктории. Пётр Алексеевич лично командовал одной из двух колонн «летучего» корпуса русской армии — корволанта. Под его командованием находились Преображенский и Семёновский полки, батальон Астраханского полка и три драгунских полка. Другой колонной (левой) командовал генерал А. Д. Меншиков. Неприятельский корпус был настигнут близ деревни Лесной. Шведскому военачальнику пришлось принимать бой, который начался с атаки русских. Пётр I с приходом свежей драгунской конницы отрезал противнику дорогу на Пропойск и усилил натиск на шведов. Вечером сражение прекратилось из-за наступивших сумерек и начавшейся вьюги, которая слепила глаза. Левенгаупту пришлось уничтожить остатки своего огромного обоза (бо́льшая часть его стала русской добычей), и его корпус, преследуемый русской кавалерией, сумел добраться до королевского походного лагеря.
Общие потери шведов составили 8,5 тысяч убитыми и ранеными, 45 офицеров и 700 солдат попали в плен. Трофеями русской армии стали 17 орудий, 44 знамени и около 3 тысяч повозок с провиантом и боеприпасами. К королю генерал Левенгаупт смог привести всего лишь около 6 тысяч деморализованных солдат. Разгром под Лесной оставил Карла без резервов, боеприпасов и позволил русской армии вступить в решительное сражение со шведами в выгодных для неё условиях.
В октябре 1708 года стало известно об измене гетмана Мазепы, который состоял в переписке с Карлом XII и обещал ему, в случае прибытия на Украину, 50 тыс. казацкого войска, продовольствие и удобную зимовку. 28 октября 1708 года Мазепа во главе отряда казаков прибыл в ставку Карла.
Из многотысячного украинского казачества Мазепе удалось привести всего около 5 тысяч человек. Но и те вскоре начали разбегаться из походного лагеря шведской армии. Таких ненадёжных союзников, которых осталось около 2 тысяч, король Карл XII не решился использовать в битве под Полтавой.
Карл обманулся во всех свои надеждах: после Мазепы и запорожцев он ещё надеялся на Турцию, что та воспользуется случаем и поднимется вместе с ним на Россию, но турки и татары не решались; все соседние народы отказались принять участие за ту или иную сторону; всё как будто притаило дыхание, дожидаясь, чем окончится кровавая игра между Петром и Карлом, чем решится судьба Восточной Европы. 27 июня 1709 г. произошла Полтавская битва, закончившаяся полной победой русской армии. Был великолепно продуман и осуществлен план битвы. Командование избрало для сражения пересечённую оврагами лесистую местность и построило здесь укреплённый лагерь на берегу Ворсклы, прикрывавшей его тыл. Впервые в военной истории русская армия применила систему полевых укреплений - редутов, блестяще оправдавших себя в ходе боя.