Но главные события, решившие в конце концов исход войны, развивались в ту пору в самой России. Поначалу не все даже опытные европейские дипломаты и военачальники увидели далеко идущие последствия петровских реформ. Усилив и перевооружив армию, укрепив южные границы, Петр I уже в 1702 году возобновил наступление в Прибалтике. К весне следующего года русские овладели частью Карелии и Ингрии, взяли ряд важнейших крепостей. Более того, как бы подчеркивая серьезность своих намерений вырваться к морю и открыть для России «окно в Европу», 16 мая 1703 года Петр I начал в устье Невы строительство Петербурга, которому суждено было стать новой столицей огромной страны. Неожиданно Карл XII увидел у себя в тылу мощную армию. Сухопутные пути между шведскими войсками в Финляндии и Прибалтике были перерезаны. Возникла угроза разгрома шведских войск по частям. Шведы послали корабли и крупный десант, чтобы «прогнать этих русских обратно в их леса». И тут неожиданно для себя встретили организованный отпор. Артиллерийский огонь с острова Котлин, на котором уже была заложена крепость Кронштадт, заставил шведские корабли вернуться в Стокгольм. В Ингрии, Карелии, Эстляндии и Лифляндии продолжалось наступление русских полков.
Лишь теперь Карл XII понял опасность создавшегося положения. Дав своей армии отдохнуть в захваченной им Саксонии, пополнив ее, шведский король решил идти на Москву, чтобы окончательно решить «русский вопрос». Во главе 54-тысячной армии он перешел Вислу и в 1708 году двинулся к границам России. Это было началом конца шведского величия. Регулярная русская армия перекрыла у Смоленска и Могилева дороги на Москву. В этой обстановке Карл XII принял решение повернуть на юг, где с помощью изменника Мазепы он надеялся усилить армию за счет сторонников гетмана и получить новую базу снабжения. Абсолютно достоверно и другое: шведский король надеялся добиться союза с крымским ханом, получить подкрепление из Польши от Станислава Лещинского, а затем объединенными силами вместе с Мазепой через Харьков и Курск пробиться к Москве.
Однако Карлу XII не удалось решить ни одной из поставленных задач. Шестнадцатитысячный корпус генерала Левенгаупта, шедший на соединение с главной шведской армией из Риги на Украину, был наголову разбит у деревни Лесной русскими войсками под командованием Петра I. А вместе с Мазепой к Карлу пришло всего лишь 4–5 тысяч казаков, да и то большинство из них вскоре покинули гетмана и перешли в русский лагерь. Не сбылись надежды пополнить артиллерию и продовольственные запасы за счет богатой гетманской столицы Батурина. Стремительный бросок отряда Меншикова позволил опередить шведов. Батурин был взят штурмом и сожжен, а запасы оружия и продовольствия попали в руки русских.
Не менее неожиданным для захватчиков было и другое: против них началась настоящая народная война. Люди покидали села и хутора, с оружием в руках уходили в леса, нападали на шведов, захватывали и уничтожали их магазины (запасы оружия и продовольствия). Вот как описал положение дел на Украине адъютант князя Меншикова: «А от черкаса худова нет, служат верно, и шведам продавать ничего не возят, а по лесам собрася компаниями ходят и шведов зело много бьют и в лесах дороги зарубают».
Шведы ответили на это жесточайшими репрессиями. Сжигали села, вырезали людей от мала до велика. Это было страшной трагедией для украинского народа. Но сломить народное сопротивление шведам не удалось. Украина во второй раз после Переяславской Рады делом проголосовала за вечный союз с Россией.
Карл XII полностью потерял инициативу и практически вместе со всей своей армией попал в окружение. И тогда он решил осадить небольшую крепость Полтаву. Полтава закрывала ему путь к соединению с запорожскими казаками, помощь которых обещал ему Мазепа, и с крымскими татарами. Однако — как сознавал шведский король — это уже был не путь к победе, а попытка спастись от поражения. Тем более, что маленькая крепость с не очень сильным гарнизоном оказала захватчикам яростное сопротивление. Взять ее король так и не смог, хотя штурмовал неоднократно. Русская армия, шедшая параллельно с главными силами шведов, дала под Полтавой 27 июня 1709 года генеральное сражение, превратившееся в сокрушительный и унизительный разгром лучшей европейской армии.