Польские приоритеты Карла XII позволили Петру I собраться с силами и перейти в контрнаступление. В ходе кампании 1702–1703 годов его войска овладели всем течением Невы и двумя крепостями в устье этой реки — Шлиссельбургом и Ниеншанцем. В 1704 году петровские войска штурмом взяли Дерпт и Нарву. В 1705 году под Варшавой удалось разбить войска Лещинского, а в конце того же года основные русско-польские силы под командованием короля Августа остановились на зимовку в Гродно. Но Август II вскоре покинул расположение армии, сдав командование фельдмаршалу Георгу Огильви.
Между тем в январе 1706 года Карл XII неожиданно начал наступление на Гродно крупными силами. Союзники рассчитывали дать бой шведам после подхода саксонских подкреплений, но Карл XII не допустил этого. 2 февраля 1706 года он нанес сокрушительное поражение саксонской армии в битве при Фрауштадте вдвое меньшими силами, чем у противника. Поэтому армия Петра I отступила в направлении Киева. Не ожидавший такого поворота событий Карл XII сумел начать преследование петровских войск лишь две недели спустя, но ввиду начавшейся весенней распутицы его части застряли в Пинских болотах. Карлу не оставалось ничего иного, кроме как бросить свои силы на истребление городов и крепостей, занятых польскими и казацкими гарнизонами.
В итоге Карл XII вновь не последовал за войсками Петра, а, опустошив Полесье, в июле 1706 года вновь развернул свою армию против саксонцев. На этот раз шведы вторглись на территорию самой Саксонии и страшно ее опустошили. Под воздействием этого 24 сентября 1706 года Август II втайне заключил мир со Швецией. Согласно его условиям Август отказывался от польского престола в пользу Станислава Лещинского, разрывал союз с Петром I, обязывался выплатить контрибуцию на содержание шведской армии и даже выдать шведам командира русского корпуса Иоганна Рейнгольда фон Паткуля (1660–1707), посланного на помощь саксонцам. Не решаясь, однако, объявить об этом в присутствии русской армии под командованием Меншикова, Август II вынужден был вместе со своими войсками принять участие в сражении со шведами при Калише 18 октября 1706 года, закончившемся полной победой союзников и пленением шведского командующего.
Далее, узнав о катастрофическом поражении Карла XII под Полтавой в 1709 году, Август II объявил недействительными все свои мирные договоренности со Швецией и был вновь признан польским королем. В 1710 году Варшавский сейм подтвердил Нарвский договор 1704 года с Московским царством (одновременно был подтвержден «Вечный мир» 1686 года), но фактически Речь Посполитая к тому времени войну уже не вела. Да и отношения между Саксонией и Речью Посполитой в 1714 году обострились, так как польско-литовская конфедерация шляхты во главе со Станиславом Ледоховским добивалась вывода саксонских войск с территории своего государства, а Август II отказывался выполнять это требование. Наконец, в 1716 году при посредничестве Петра I между Августом II и Речью Посполитой был заключен так называемый Варшавский договор, согласно которому саксонские войска все же очистили польскую территорию. Новая война со шведами в Польше разгорелась с особой силой по возвращении короля Карла XII из Турции, и только нелепая, но долгожданная для Европы смерть этого правителя в 1718 году при Фридрихсгалле положила конец двадцатилетнему кровопролитию. В 1719 году Речь Посполитая заключила со шведами перемирие, а в 1722 году — окончательный мир.
Подводя итог участию Речи Посполитой в Северной войне, необходимо признать, что победа Российской империи в ней без этого была бы вряд ли возможной. Ведь именно польско-литовские и саксонские войска девять лет сковывали шведскую армию вторжения на своей территории и дали тем самым Петру I время и возможность создать боеспособную армию и флот. В противном случае следует допустить, что в 1700–1701 годах Карлу XII, видимо, не составило бы большого труда вынудить Московское царство к позорному для него миру, а, может быть, даже навсегда перекрыть путь к Балтийскому морю. Надо помнить и то, что интенсивность боевых действий на территории Речи Посполитой почти в ходе всей Северной войны была очень высокой. Страну успешно разоряли и шведы, и внутренние раздоры, и петровские войска, и саксонцы. Что, разумеется, не способствовало экономической и политической стабилизации этого государства.
Королем Речи Посполитой вплоть до 1733 года оставался Август II. Пытаясь сбалансировать резко выросшее влияние России в своей стране, он в январе 1719 года подписал в Вене договор с Англией и Австрией о том, что указанные державы становились гарантами территориальной целостности и независимости польско-литовского государства. В 1720 году уже Россия заключила тайное соглашение с Пруссией о поддержке нерушимости государственного устройства Речи Посполитой. Русской дипломатии удалось также сорвать сейм, на рассмотрение которого был вынесен Венский договор 1719 года.
