Подойдя 31 октября к Батурину, князь Меньшиков обнаруживает, что гарнизон его в город пускать не намерен. Только тут он узнает об измене гетмана. Князь отправляет гонца к Петру с вестью об измене Мазепы и вступает в переговоры с мятежниками. Мазепинские сердюки тянут время, надеясь на скорый подход Карла XII, которого ждут со дня на день. Часто современные авторы то ли по незнанью, то ли специально называют защитников Батурина не сердюками, а казаками. Однако такая подмена понятий существенно меняет дело. Сердюки не были казаками - ни запорожскими, ни реестровыми. Они вообще не были жителями Малороссии. Это были наемники: поляки, бесараб- цы, венгры и так далее. Они исполняли роль телохранителей Мазепы и были преданы (насколько это возможно у наемников) лично ему. Конные сердюки назывались «компанейцами». Местных селян и казаков принимать в сердюц- кие полки было запрещено. Почему-то и возглавляли оборону Батурина казак Чечель и немец Кенигсек. Сердюкам было абсолютно все равно, кому подчиняется Мазепа: шведскому королю или русскому царю. А вот казаков и крестьян этот вопрос волновал. Поэтому они массово присоединялись к русским войскам или самостоятельно атаковали шведские отряды. Соответственно, и никакой необходимости в репрессиях против местного населения со стороны царских войск не было. Так что не восставшие казаки оборонялись против русских войск, а иноземные наемники. Согласитесь, это существенный нюанс.
Бывшие в Батурине казаки попытались сдать крепость, но сердюки подавили недовольство, арестовав зачинщиков неповиновения. Прорусски настроенный прилуцкий полковник Иван Нос в наказание был прикован к пушке. По приказу сердюцкого полковника Дмитрия Чечеля из города никого из жителей не выпускали, тем самым превратив их в заложников.
В ночь с 31 октября на 1 ноября в крепость пробирается гонец от Мазепы, который сообщает, что шведская армия уже идет на помощь Батурину. Обнадеженные этим известием сердюки прервали переговоры с Меньшиковым и с утра первого ноября начали обстреливать его отряд из пушек. Русские отступили, но от этого обстрела загорелись городские предместья. Обратим внимание на этот факт. Значительная часть города была сожжена не русскими, а сердюками Кенигсека еще до боя.
Устав уговаривать и зная о приближении войск Карла XII, Меньшиков принял решение штурмовать крепость. У него под началом было около 9000 драгун, 3000 пехотинцев и несколько сотен калмыков .
Атака началась в ночь на 2 ноября после небольшой артподготовки. Русские войска наступали двумя колоннами. Первую, атакующую Конотопские ворота, возглавлял генерал-майор Волконский. Вторую, которая должна была ворваться в город со стороны реки Сейм, полковник Иван Анненков.
От речного берега в город вели два «взвода» - лощины, по которым драгуны незаметно подошли к противнику. Потом они внезапно атаковали и прорвались в центр города. Очевидцы, видя появление солдат из лощины, могли подумать, что они появились из-под земли. Впоследствии возникла легенда, что атакующие проникли в город через подземный ход. Через два часа город был взят почти без потерь среди солдат Меньшикова. То, что такая мощная крепость с сильным гарнизоном и хорошей артиллерией пала так быстро, доказывает только одно: защитники не горели желанием биться до смерти, а возможно, что часть гарнизона и вовсе помогала нападающим. Чтобы прийти к такому выводу, достаточно сравнить мгновенно павшую защиту Батурина с длительной обороной значительно более слабой Полтавы.
Во время штурма часть гарнизона и жителей бежала, часть попала в плен и была уведена в русский лагерь. Как минимум 300 сердюков из числа тех, кто сумел убежать, потом присоединились к шведам. Сумел бежать и их полковник Чечель, но когда он добрался до своего кума, тот его выдал царским войскам.
Взяв Батурин приступом, Мазепа спешно отходит, увозя артиллерию и припасы, поскольку шведы были где-то на подходе. Все, что забрать с собой не удалось, отступающая русская армия уничтожила. В качестве трофеев победителям достались гетманские знамена, три булавы и бунчук, который затем переслали новому гетману. Так что действия Меньшикова не были карательной экспедицией! В Батурине были огромные запасы вооружения, фуража и провианта, которые Мазепа намеревался передать Карлу XII. Поэтому захват
Батурина и его складов был и для Карла, и для Петра вопросом жизни и смерти.