Петр думал, что сражение произойдет в день его именин, 29 июня, и заранее подготовлял войска к важному дню. 26-го июня был прочитан указ, где он говорил, между прочим, следующее: «Воины! Се 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 также смущать слава неприятеля, яко непобедимаго, которую ложну быти вы сами победами своими над ними неоднократно доказали. Имейте в сражении перед очами вашими правду и Бога, поборающаго по вас; на Того Единаго, яко всесильнаго в бранех, уповайте, а о Петре ведайте, что ему жизнь не дорога, только бы жила Россия в блаженстве и славе для благосостояния вашего».
Шведы поторопились наступлением, и знаменитый бой произошел 27-го июня. Оба предводителя сражающихся армий проявляли чудеса храбрости. Петр был все время под огнем выстрелов. Одна пуля пробила его седло, другая прострелила шляпу, а третья попала в крест, висевший на его груди и спасший его от раны. Больного Карла носили все время впереди войска в носилках, которые были раздроблены ядром. Были убиты почти все сопровождавшие его люди, а также и лошадь, на которую посадили его, когда были разбиты носилки. Битва была проиграна шведами, и несчастного короля насильно увезли с поля сражения.
Остатки разбитой армии, несколько генералов, король и Мазепа спасались бегством через степи к Днепру. А Петр праздновал в это время победу и на пиру, на который были приглашены пленные шведские генералы, провозгласил свой знаменитый тост за учителей шведов, научивших русских сражаться во время северных боев. Затем он отправил погоню за Карлом и Мазепой, но им удалось скрыться в Бендерах и отдаться под покровительство турецкого падишаха. Петр употреблял все усилие, чтобы иметь в своих руках изменника Мазепу, и предлагал за него громадные деньги, но падишах не соглашался выдать его. Больной, разбитый тяжелым бегством старик не выдержал постоянного страха перед возможностью быть выданным Петру и вскоре умер. Шведские историки описывают торжественные похороны бывшего гетмана в Яссах, куда перевезли его тело. Карл присутствовал при отдаче последнего долга своему союзнику. В Малороссии сохранилось предание, что Мазепа не умер в Бендерах, но поручил друзьям распространить слух о своей смерти и устроить подложные похороны. Сам же он пробрался в Киево-Печерскую лавру под чужим именем, где принял иночество и умер схимником.
После победы над шведами Петр снова посетил древние святыни Киева, и Феофан Прокопович приветствовал его в Софийском соборе, поздравляя с торжеством русского оружия. В следующем году город посетило страшное несчастие. Распространившееся среди жителей моровое поветрие продолжалось с марта 1710 года до января 1711-го. Один из неизвестных малороссийских летописцев так описывает ужасное бедствие: «Тогда пуст город Киев остался, яко выгнано всех обывателей из Киева. И странствовали от града во град, един другого чуждаючися; отец детей, дети отца; и многих трупы поядаша зверие, птицы, пси и свинии. Церкви Божественнии опустошели, також и монастыри, и не было ни жертвы, ни приношения. И тако было время, что ни купити, ни продати; ибо городы были позапираны, домы позабываны, жители изгнаны и все, кто что имел, оставлял и бегал во пустынех и полях. Видели друг друга смерть ходячи, ибо и сидячии вымирали нечаянно и живые чуждались мертвых своих». Не успели жители оправиться от этого бедствия, как налетевшая саранча опустошила поля. А в 1713 году воевавшие с Россией турки доходили до Киева, который три года был под угрозой разорения. Тогдашний гетман Скоропадский не покидал города, охраняя его своим войском. В 1718 году погорели вся Печерская лавра и весь Подол с церквами. Все эти несчастия, конечно, не могли способствовать внешнему улучшению древней столицы русских князей и благосостоянию ее жителей.
