Петр поручает командование армией трем военачальникам: кавалерия в количестве 24 полков отдавалась под начало Меншикову, пехота – Шереметеву, артиллерия – Брюсу. В воскресенье 26 июня царь объезжал войска и обратился к ним с такими словами: «Воины! Пришел час, который должен решить судьбу Отечества. Вы не должны помышлять, что сражаетесь за Петра, но за государство, Петру врученное, за род свой, за Отечество, за православную нашу веру и церковь. Не должна вас смущать слава непобедимости неприятеля, которой ложь вы доказали не раз своими победами. Имейте в сражении перед собой правду и Бога, защитника вашего, а о Петре ведайте, что ему жизнь не дорога, жила бы только Россия во славе и благоденствии для благосостояния вашего».
Шведский король, рассчитывая на внезапность, решил под покровом ночи незаметно подойти к русскому лагерю, атаковать его и добиться победы в скоротечном рукопашном бою. Но осуществить этот план Карлу не удалось. Шведы не сумели подойти незамеченными к русскому лагерю: драгуны Меншикова заметили их передвижение и предупредили своих о грозившей опасности. Кроме того, они неожиданно напоролись на четыре поперечных редута, о существовании которых не подозревали.
Натиск шведов был силен. Однако эта атака не дала тех результатов, на которые рассчитывал Карл. Русская конница сопротивлялась упорно и неоднократно отбрасывала неприятеля, но шведской коннице всякий раз помогала пехота. Русскую пехоту Петр I в бой не вводил. Шведам удалось к пятому часу утра захватить два недостроенных редута, но оставшиеся два из линии взять не смогли. Русская кавалерия потеснила шведскую. Бой становился все ожесточеннее. Петр требует от Меншикова отвести свою кавалерию к укрепленному лагерю. Но в это время картина боя резко меняется. Русской кавалерии удалось отрезать от основных сил неприятеля шесть батальонов пехоты и несколько эскадронов конницы.
Отбрасываемая огнем редутов, эта колонна шведов, под командованием генералов Шлиппенбаха и Росса, приняла вправо и укрылась в Яковецком лесу. Петр быстро оценил обстановку и приказал Меншикову и Ренцелю с 5 полками конницы и 5 батальонами пехоты уничтожить колонну шведов. Эта задача была выполнена. Генералы Шлиппенбах и Росс со штабом были взяты в плен.
Одновременно Петр I, реализуя свой план сражения, приказывает отвести кавалерию от редутов к укрепленному лагерю. В шестом часу утра конница Боура стала отходить. Шведы, неся большие потери, прорвались сквозь редуты и, преследуя русскую конницу, оказались своим правым флангом в 100 шагах от русского лагеря. Русские полки встретили шведов сильным картечным огнем артиллерии и ружейными залпами. Шведы, не ожидавшие огневого нападения, в беспорядке отошли к Будищенскому лесу. Так закончился первый этап сражения, в результате которого шведы были измотаны и понесли большие потери.
На втором этапе развернулась борьба главных сил. Около 6 часов утра Петр I построил свою армию впереди лагеря в две линии. В центре он расположил пехоту под командованием генерал-фельдмаршала Б. П. Шереметева, на флангах – конницу генерала Р. Х. Боура и А. Д. Меншикова. В первой линии пехоты расположилась артиллерия, которой командовал генерал Л. В. Брюс. Резерв из 9 батальонов был оставлен в лагере, а 6 драгунских полков отправлены к гетману Скоропадскому, чтобы отрезать пути отступления шведам.
Шведская армия расположилась против русской. Чтобы не допустить обхода с флангов, Реншильд и Левенгаупт построили пехоту в одну растянутую линию, а кавалерию на флангах – в две линии.
К 9 часам утра армии закончили перестроение, пошли на сближение и после непродолжительного залпового ружейного огня бросились врукопашную. Правое крыло шведских войск, при котором находился Карл XII, стало теснить батальон новгородцев, прорвав русскую линию почти у самого центра. В это время Петр I лично повел в бой другой батальон новгородцев, стоявший во второй линии, стремительным броском они смяли прорвавшихся шведов и закрыли образовавшуюся брешь.
Ожесточенный рукопашный бой шел по всему фронту. Между тем русская конница охватывала фланги шведов. Полки Меншикова стали угрожать шведскому тылу. Шведы дрогнули, начали отступать и через некоторое время обратились в паническое бегство к Будищенскому лесу.