К тому же, поскольку, кроме Карла и Реншельда, никто из шведского начальства не знал деталей плана, путаница усугубилась. В результате после прорыва рядом с королем и фельдмаршалом оказалась только треть (примерно 2500 человек) из общего количества оставшихся в строю пехотинцев[55]. Другая треть под руководством Левенгаупта, который испытывал настойчивое желание находиться подальше от Реншельда, потеряла связь с остальными силами. И, импровизируя на свой страх и риск, в одиночку начала атаку южного крыла главного лагеря войск Петра I, где засело несколько десятков тысяч русских солдат[56].
В те минуты батальоны Левенгаупта спасла лишь неповоротливость неприятеля и то, что их вовремя нашли королевские гонцы, передавшие приказ идти на соединение с фельдмаршалом. Но вот последней трети шведских пехотинцев, которой командовал генерал Росс повезло меньше. Не зная о том, что мимо сторожевых редутов надо как можно скорее проскользнуть, он принялся штурмовать укрепления, безнадежно отстав от ушедших вперед полков.
Поскольку диспозицией это не предусматривалось, то никаких средств для осады бастионов шведы не имели. Все же Росс взял два первых редута и начал атаковать следующие. Тем временем Петр, узнав, что часть вражеской армии зацепилась за крючок его сторожевых укреплений, срочно выслал туда 7000 пехотинцев и драгун, благо Карл в эти минуты искал отставших в другом направлении. В итоге колонну Росса быстро окружили и, не дав построиться к полевому бою, уничтожили. От нее осталось всего 400 пленных, по большей части израненных солдат[57].
Таким образом, вместо слаженных ударов и маневров для блокировки царского лагеря, королевской армии пришлось два часа прорываться к нему, а затем еще три часа собирать разрозненные полки и приводить их в порядок. За это время русские успели спокойно подготовиться к генеральному бою. Увидев, что шведов немного, они вывели за валы 24 000 пехотинцев, а оставшуюся часть разместили на бастионах для прикрытия отхода в случае неудачи (кавалерия обеих сторон из-за характера местности играла лишь вспомогательную роль)[58].
Так и не найдя колонны Росса, Карл вынужден был вступить в решающую схватку всего с 5000 солдат пехоты[59]. Атаку на пятикратно превосходящего врага возглавил Левенгаупт. Она получилась столь стремительной, что всем участникам боя показалось, что удача вновь перемещается на сторону шведов. Они прорвали первую линию русских, затем смяли весь левый фланг неприятеля и захватили часть артиллерии, поставив царя на грань поражения. Однако правое крыло Петра, где находилась его гвардия, выдержало удар. После чего исход боя решило подавляющее численное преимущество[60]. Спустя полчаса шведы были опрокинуты, и только осторожность царя, не сразу поверившего в победу, помешала в тот день окончательному уничтожению всех королевских войск.
Тем не менее, крах шведских надежд был полным. Ни о каком продолжении «Русского похода» не могло быть и речи. Потери убитыми и пленными составили около 10 000 человек. В руки к противнику во главе с фельдмаршалом Реншельдом попали принц Вюртембергский, генералы Шлиппенбах, Штакельберг, Гамильтон, Росс, а также королевский премьер-министр граф Пипер. Огромной выглядела и убыль старших офицеров, заменить которых было некем.
Левенгаупт после Полтавы на несколько дней фактически занял место Реншельда рядом с Карлом XII, так как остался самым старшим по званию генералом. Ему король и поручил руководить отступлением из России. Шведская армия на первый взгляд еще выглядела внушительно — 21 500 человек, сопровождавших несколько тысяч повозок. На самом деле боеспособную силу составляло не более 11 000 солдат[61]. Остальные являлись нестроевыми (то есть необученными) обозниками, а также женщинами и детьми, следовавшими за войсками в походе. Вместе со скандинавами бежал и целый табор украинских казаков с семьями из числа тех, что пошли за Мазепой.
Отступление шведы начали тем же вечером после битвы. Идя вдоль русла Ворсклы на юг, они на третьи сутки достигли Днепра у поселка Переволочна. Но переправа в том месте оказалась невозможной. Когда это выяснилось, возвращаться назад, где имелись удобные броды, стало уже поздно. В спину дышала русская погоня. Войско Карла XII само забралось в ловушку. Лодок хватило только на то, чтобы переправить короля и 1300 солдат его личного конвоя[62]. Форсировал Днепр и Мазепа с 2000 казаков[63]. Все остальные вынуждены были остаться на другом берегу.