Через несколько дней, 17 июля, Петр I уехал назад, к осажденной Нарве. Он приказал Шереметеву, оставив в Дерпте должной силы гарнизон, идти с полками туда же. Но тот заболел и долго не мог сняться с места. Он привел войска в осадный лагерь с запозданием, но за это оправдываться ему перед государем не пришлось.
Генерал-фельдмаршал Б.П. Шереметев участвовал и во «второй Нарве», но только в ее последней фазе. Гарнизон крепости, которым командовал все тот же Хенинг Рудольф Горн, но уже генерал-майор, насчитывал 4555 человек при 432 орудиях. Стоявший на противоположном берегу Наровы крепостной Ивангород имел на вооружении 128 орудий; его гарнизон был немногочисленным. Но использовать всю их огневую мощь генерал Горн не мог: в крепости оказалось всего 300 человек обученной артиллерийской прислуги. Большую часть орудий обслуживали пехотные солдаты, и об эффективности их стрельбы рассуждать не приходилось.
После высокомерного отказа Горна сдать крепость на почетных условиях ее подвергли бомбардировке, которая велась и в светлое, и в темное время суток. Часть крепостных бастионов разрушалась каждодневно сосредоточенным огнем русских батарей. Осажденные уже не успевали по ночам заделывать бреши бревнами и камнями, а днем такой относительно безопасной возможности они не имели.
В обстреле Нарвской крепости участвовали собранные под ее стены 66 пушек крупных калибров и 34 тяжелые мортиры. В ходе «второй Нарвы» русская осадная артиллерия не испытывала недостаток в боезарядах, о чем Шереметев заботился вместе с царем. Сотни и сотни подвод ежедневно тянулись к осадному лагерю и обратно на Новгородчину и Псковщину. И качество пушечного (равно как и ружейного) пороха было намного лучше, чем в недалеком 1700 году.
Сложность организации бомбардировки Нарвской крепости состояла не столько в том, чтобы «выпалить» с известной меткостью многие тысячи ядер и бомб, а в том, чтобы своевременно доставить в осадный лагерь под Нарвой эти десятки тысяч пудов металла и пороха. И вся эта масса артиллерийских снарядов была «брошена» на вражескую крепость в считанные дни. По приказу командующего тысячи солдат занимались осадными работами, в том числе и возведением артиллерийских батарей.
Командовал русской артиллерией генерал-майор Яков Вилимович Брюс, прямой потомок королей Шотландии, родившийся в Москве в семье эмигранта, которого на родине ожидал топор палача. Брюс стал правой рукой командующего армией в ходе борьбы за крепость Нарву. Артиллерийский генерал за свои знания и способности был любим царем Петром I, от которого получил монопольное право торговли в России «никоцианской травой», то есть табаком. До Петра I табак считался на русской земле «богомерзким зельем».
В ходе всей осады не снималась угроза высадки шведского десанта для помощи крепостному гарнизону. Русские береговые батареи сильным огнем дважды отгоняли от устья Наровы королевский флот (во втором случае он состоял из 52 вымпелов) под флагом вице-адмирала де Пруа (Депруа) с многочисленным десантом на борту. Шведы под ядрами и в ожидании картечных залпов в упор высаживаться на берег не захотели. Королевскому флотоводцу пришлось уйти в Ревель и больше не делать попыток оказания помощи осажденной Нарве.
Потери в судах у вице-адмирала де Пруа все же были: три тяжелогруженные провиантом для нарвского гарнизона купеческие барки во время шторма сели на мель у самого берега. Суда и их груз (бочки с сельдями и солониной) стали трофеями русских. Для крепостного гарнизона это была плохая новость, на которую они ответили вылазкой эскадроном кирасир, атаковавшим русские шанцы.
Сильная своими фортификациями крепость Нарва пала на десятый день ее осадной бомбардировки. Петр I обязал генерал-майора Я.В. Брюса пробить бреши в двух бастионах: Глория и Гонор. Начальник артиллерии русской армии не знал отдыха, направляя огонь осадных батарей. 6 августа был разрушен хорошо вооруженный бастион Гонор. Неожиданно и для шведов, и для русских в девять часов утра целый фас бастиона с бруствером, валом и стоявшими на них пушками «опрокинулся в ров».
В тот же день осадные батареи сосредоточенным огнем совершенно разрушили бастион Виктория. Из 70 орудий, стоявших на этом бастионе, 69 (!) оказались выведенными из строя. Сильно пострадал и бастион Глория. От метких попаданий бомб и ядер крепостной арсенал превратился в груду развалин.