Никто не пришел, и зима 1708–9 годов оказалась страшным врагом для шведов. В Европе она была особенно суровой: Балтика промерзла так глубоко, что тяжело груженые повозки переправлялись через Зунд по льду; в Германии погибли фруктовые деревья; во Франции Рона, в Венеции каналы были покрыты льдом. На Украине снег покрывал землю с 1 октября по 5 апреля; птицы падали замертво в полете; слюна застывала при переходе изо рта на землю; вино и спиртные напитки застывали в твердые глыбы; дрова не горели на открытом воздухе; ветер резал, как нож, по равнинам и в лицо. Солдаты Карла молча терпели, пока две тысячи из них умирали от голода и холода. «Вы могли видеть, — рассказывал один из очевидцев, — некоторых без рук, некоторых без ног, некоторых без ушей и носов, многие ползали по земле на манер четвероногих». 30 Карл велел им идти дальше, веря, что где-то скоро они наткнутся на главную армию Петра и завоюют всю Россию одной ошеломляющей победой. Везде, где он вступал в контакт с врагом, в Головчине, Черткове и Опрессе, он одерживал победу благодаря превосходству полководца и храбрости, часто против сил, в десять раз превосходящих его собственные. Но к концу той зимы его армия сократилась с 44 000 до 24 000 человек.
11 мая 1709 года он достиг Полтавы, расположенной на притоке Днепра, в восьмидесяти пяти милях к юго-западу от Харькова. Здесь Карл наконец-то увидел восьмидесятитысячную армию Петра. Во время рекогносцировки он был ранен пулей в ногу. Он не обратил внимания на рану и спокойно извлек пулю собственным ножом, но когда вернулся в лагерь, потерял сознание. Не имея возможности руководить лично, он передал командование генералу Карлу Ренскьоллу и приказал ему атаковать на следующий день (26 июня). Поначалу шведы, не проигравшие при Карле ни одного сражения, неслись во весь опор. Чтобы подстегнуть их, Карл сам выехал на поле боя на подстилке, которая была разбита под ним вражеским огнем. Петр, хотя официально он был всего лишь лейтенантом, ехал в авангарде, воодушевляя свои войска; одна пуля прошла сквозь его шляпу, другая была остановлена золотым крестом на его груди. Годы подготовки и обучения артиллерии теперь сослужили ему хорошую службу; его пушки стреляли пять раз на каждый раз шведов. Когда у шведов закончились боеприпасы, шведская пехота была массово уничтожена русской артиллерией. Видя, что положение безнадежно, шведская кавалерия сдалась. Сам Карл сел на коня и вместе с Мазеппой и тысячей воинов бежал через Днепр на турецкую территорию. Шведы потеряли убитыми и ранеными четыре тысячи человек, русские — 4635, но взяли 18 670 пленных, в том числе трех генералов и многих офицеров. Петр обошелся с офицерами достойно, а пленных использовал на строительстве укреплений и общественных работах. Лейбниц приветствовал его гуманность и заключил, что, судя по численности русских батальонов, Бог был на стороне русских. 31 Петр согласился с ним. «Теперь с Божьей помощью, — писал он, — основание Петербурга надежно заложено на все времена». 32
Битва имела бесконечные и далеко идущие результаты. Лещинский бежал в Эльзас, а Август II вновь взошел на польский престол. Россия присвоила себе балтийские княжества и всю Украину. Дания присоединилась к союзу против Швеции, вторглась в Сконе, но была отбита. Фридрих Вильгельм Прусский захватил Штеттин и Голштинию, а также часть Померании. Престиж и гордость России были на высоте; Людовик XIV предложил свой союз Петру, который отклонил его, но согласился принять посланника.
Карл не признал, что он точно побежден. Турки, благодарные любому, кто доставлял неприятности России, оказывали своему королевскому беженцу все, кроме королевских почестей. В Бендерах (ныне Тигина), близ Днестра, он содержал свой собственный двор и получал от султана Ахмеда III припасы для себя и восемнадцати сотен шведов, все еще находившихся на его службе. Как только его нога зажила, он возобновил военные упражнения и обучил свою маленькую армию. Его воздержание от вина и регулярное посещение публичных молитв привели к тому, что на сайте появилась информация о том, что он обратился в ислам. Он использовал все средства, чтобы убедить султана или визиря начать войну против России; в этой надежде он отказался вернуться в Швецию на французских судах, предложенных для его использования. Была предпринята попытка отравить его, но она была вовремя обнаружена. Петр потребовал, чтобы Мазеппа был выдан ему как предательский русский подданный; Карл не позволил, и Мазеппа разрубил узел, умерев (1710).