Союзники России первыми начали военные действия. Датские войска заняли герцогство Голштейн-Готторпское, союзное Швеции. Узнав об этом, 18-летний шведский король Карл XII, посадив свои войска на корабли, неожиданно появляется у стен Копенгагена. Угрозой подвергнуть столицу бомбардировке он принудил датского короля Фредерика IV пойти на перемирие. Получив известие о том, что русские послы заключили мирный договор с Османской империей, Петр 19 августа 1700 года объявил войну Швеции, а 22-го выступил с войсками из Москвы к Нарве.
Русские войска были плохо обучены, большинство офицеров составляли иностранцы, нелюбимые солдатами, слабо знавшие русский язык, не было единого командующего – все это привело к поражению под Нарвой. Неудача не сломила Петра. Он деятельно готовит новые войска, организует изготовление пушек, которых за год было отлито 300 штук. На их отливку использовалась и медь церковных колоколов, взятых в казну. К лету 1701 года у Петра вновь появилась возможность продолжать войну. В 1701 и 1702 годах Шереметев, действуя со своей армией в Эстляндии и Лифляндии, дважды разбивает шведского генерала Шлиппенбаха. В 1702 году у истоков Невы Петр с корпусом Апраксина берет шведскую крепость Нотебург, переименованную в Шлиссельбург.
Весной 1703 года Петр снова появляется на Неве и вблизи ее устья овладевает Ниеншанцем. У Ниеншанца состоялось и первое боевое столкновение со шведским флотом. Два шведских корабля, не зная о капитуляции гарнизона Ниеншанца, вошли в устье Невы и произвели два сигнальных выстрела из пушек. Из крепости им ответили таким же сигналом, чем и обманули шведов. Петр решил атаковать их и составил план боя. Он приказал разделить 30 лодок на две группы: одна отрезает шведским кораблям выход в море, а другая нападает на них. Действиями отрядов руководили Петр и Меншиков. Подкравшись к кораблям, атаковавшие взяли их на абордаж и за считанные минуты захватили. Это была первая морская победа русских над шведами, за которую Петр и Меншиков были награждены орденом Андрея Первозванного. Петр по этому поводу писал: «Хоть и недостойны, однако ж от господ фельдмаршала и адмирала мы с господином поручиком учинены кавалерами Святого Андрея». Захват двух шведских кораблей привел Петра в восторг, и он в честь этого события приказал выбить медаль с лаконичной надписью на ней: «Небываемое бывает». В мае 1703 года здесь у Ниеншанца, в устье Невы, Петр основал укрепленную гавань, получившую название Петербург.
Царь очень дорожил новой гаванью и все дальнейшие военные действия на севере направлял к тому, чтобы обеспечить обладание Петербургом. С этой целью шло активное завоевание южного берега Финского залива: были взяты Копорье, Ям (Ямбург), Нарва, Дерпт.
На другом театре войны, в Польше, дела шли неудачно. Под ударами шведов русская армия отступила от Гродно к Киеву. В 1706 году Карл XII напал на саксонскую армию в самой Саксонии и принудил Августа к заключению мира. Таким образом Петр остался без союзников один на один с Карпом.
В начале 1708 года хорошо отдохнувшая и экипированная в Саксонии шведская армия двинулась в поход на Россию. Петр позаботился о том, чтобы неприятельские войска, куда бы их ни повел Карл, перемещались по опустошенной местности. Первые сообщения о трудностях, которые испытывает армия Карла при движении на восток, относятся к весне 1708 года. Преодолеть их не удалось и в последующие месяцы, и лишь вторжение на Украину в октябре 1708 года спасло оккупантов от голодной смерти. Русское же командование продолжало «томить» неприятеля, всячески избегая генерального сражения, в то время как шведы его страстно желали. С каждым днем слабело войско короля, так как все труднее было обеспечивать его людскими ресурсами, боеприпасами и продовольствием.
В этих условиях Карл XII придавал огромное значение обозу, который должен был доставить в главную ставку шведской армии рижский губернатор генерал Левенгаупт. Обоз из 800 повозок, сопровождаемый 16-тысячным корпусом, двинулся из Риги 15 июля. За продвижением обоза пристально следили не только шведы, но и русские. Перехватить обоз – значит лишить шведскую армию подкреплений и продовольствия. Корпус Левенгаупта был удобной мишенью для атаки – представлялся случай громить шведов по частям, не ввязываясь в генеральное сражение. Именно поэтому Петр постоянно держал в поле зрения обоз и сопровождавший его корпус.