Петр не преследовал его и обратил все силы на Левенгаупта. 27 сентября он настиг шведов недалеко от Пропойска у деревни Лесной. Упорный бой продолжался пять часов. Наконец русские ударили в штыки, овладели всей артиллерией и почти всем обозом. Ночь и вьюга спасли остатки шведского войска. Бегущие шведы вплавь переправились через Сож, бросив те телеги, которые еще оставались у них. Левенгаупту, впрочем, удалось собрать еще около 6 тысяч человек, с которыми он прибыл в лагерь Карла. Однако шведский король лишился провианта, на который так рассчитывал.
Весной 1709 г. Петр ездил в Азов. Здесь к нему пришло известие, что Полтава осаждена, что Карл несколько раз приступал к городу и держит его в сильной блокаде. 27 мая Петр выехал из Азова через степь на Харьков. 4 июня он был уже при армии. С этого момента заговорили о генеральном сражении. 20 июня русская армия переправилась через Ворсклу, расположилась лагерем и стала укреплять его шанцами. Петр оттягивал начало сражения, дожидаясь прибытия 20 тысяч калмыков, но Карл, узнав об этом, приказал двинуть войско в битву. Рано утром 27 июня еще до восхода солнца шведы пошли в атаку с намерением опрокинуть русскую конницу, стоявшую перед лагерем. Для этого им пришлось пройти сквозь редуты под сильным огнем русской артиллерии. Русская конница отошла, и шведы угодили под еще более убийственный огонь из лагеря. Господство русской артиллерии было подавляющим. Левенгаупт должен был прекратить преследование и отступил в лес.
Воспользовавшись затишьем, Шереметьев вывел пехоту из лагеря и построил ее в две линии против шведов. На флангах поставлена была кавалерия.
Петр объехал с генералами всю армию, ободряя солдат и офицеров. «Вы сражаетесь не за Петра, а за государство Петру порученное, — говорил он, — а о Петре ведайте, что ему жизнь не дорога, только бы жила Россия, слава, честь и благосостояние ее!» В 9 часов битва возобновилась. Армии сошлись вплотную, и начался рукопашный бой. Петр распоряжался в самой гуще, не избегая опасности: одна пуля прострелила ему шляпу, другая попала в седло, а третья повредила крест, висевший у него на груди. Через два часа шведы дрогнули по всему фронту. Карла с больной ногой возили между солдатскими рядами, как вдруг пушечное ядро ударило в коляску, и король очутился на земле. Солдаты, находившиеся вблизи, подумали, что Карл убит, и ужас овладел полками.
Карл велел поднять себя и посадить на перекрещенные пики; тут увидел он всеобщее замешательство своих и закричал в отчаянии: «Шведы! Шведы!» Но шведы бежали и не слыхали голоса своего короля. На поле боя осталось до 9000 убитых. Оставшаяся половина шведской армии (до 16 тысяч) отступила сначала в лагерь, а потом поспешно стала отходить к Днепру. Переправляться через него было не на чем. Запорожцы едва успели перевезти на лодках Карла и Мазепу, как 30 июня явился Меншиков. Левенгаупт и с ним 16 тысяч солдат сложили оружие. Победа была полной — одна из лучших армий того времени, девять лет наводившая ужас на всю Восточную Европу, перестала существовать. В погоню за Карлом Петр отправил два драгунских полка, но король успел бежать в турецкие владения.
Победа под Полтавой привела к перелому во всей войне. После этого шведы уже не могли удержаться ни в Прибалтике, ни в Финляндии. 12 июня 1710 г. Апраксин взял Выборг. 4 июля Шереметьев захватил Ригу, а 14 августа капитулировал Пернов. Вслед за тем русские переправились на остров Эзель и овладели Аренсбургом. 8 сентября Брюс вынудил к сдаче Кексгольм (древнерусскую Карелу), и таким образом завоевание Карелии было завершено. Наконец, 29 сентября пал Ревель. Лифляндия и Эстляндия очищены были от шведов и перешли под власть России.
В 1711 г. Петр имел неудачное столкновение с Турцией и принужден был возвратить ей Азов и Запорожье Но зато в 1713 г. русские овладели всей-, Финляндией. В 1714 г. состоялось морское сражение у мыса Гангут, в котором шведы опять потерпели поражение.
Среди этих событий разыгралась трагедия в собственном семействе Петра.
Известно, что царь перенес нелюбовь свою к Евдокии Лопухиной на ее сына царевича Алексея. Царевич, как видно, платил ему тем же. За внешней его покорностью скрывалось упрямое осуждение всех поступков и деяний отца.