Она началась в ночь на 22 октября с переправы на берег острова Ореховый небольшой группы добровольцев. Они должны были захватить единственную удобную для штурма брешь в крепостной стене и удержать ее до подхода основных сил штурмующих, но эта попытка окончилась неудачей. Некоторые солдаты и даже офицеры решились на бегство с поля боя и бросились к Неве. Чтобы отрезать им обратный путь, князь Голицын приказал оттолкнуть от берега все стоявшие там лодки.
К Петру I тогда добрался один ординарец с приказом, и ответил легендарной фразой:
— Государю скажи, что армия наша теперь не в его, а в Божьей воле! — и продолжил штурм.
Перелом наступил лишь после того, как с противоположного берега Невы на помощь штурмующим добрался отряд, собранный и переправленный на свой страх и риск поручиком бомбардирской роты Преображенского полка Александром Меншиковым. Бросок, которого шведы совершенно не ожидали, заставил их рассредоточить силы, и только тогда русским войскам наконец улыбнулась удача. Еще не успело стемнеть, когда первые русские гвардейцы сумели преодолеть пролом и оказаться внутри Нотебурга, а вскоре крепость объявила о сдаче.
Взятие Нотебурга дорого обошлось русской армии. Она потеряла свыше 600 человек только убитыми и умершими от ран и вдвое больше ранеными. Еще 21 человек, включая 5 офицеров были по приказу Петра казнены за бегство с поля боя. Потери шведов оказались многократно меньшими. Из 450 солдат и офицеров гарнизона крепости убиты были лишь 211 человек и еще 156 ранены. Помимо крепости, сдача которой была официально оформлена 25 октября, победителям досталось около 140 орудий. А вот шведские знамена так и не стали русскими трофеями. Остатки гарнизона Нотебурга были отпущены на родину вместе со знаменами. Согласиться во время переговоров о сдаче крепости на столь почётные для противника условия Петра вынудили не только стойкость и смелость оборонявшихся, но и желание избежать лишних жертв. Победа и так далась слишком дорогой ценой.
Штурм 22 октября 1702 года продолжался с перерывами 13 часов. По поводу взятия крепости Пётр I написал:
Каменно-деревянная крепость Ниеншанц[28] была расположена недалеко от устья реки Невы. Она позволяла контролировать это устье, так как шведы считали её ключом к Ингерманландии.
В то время на шведской службе находился русский комендант Ниеншанца, Иван Опалёв. В преддверии нападения русских войск, армия под командованием фельдмаршала Бориса Шереметева, которая приближалась к Ниеншанцу, Иван Опалёв сжёг город, окружавший крепость.
24/25 апреля (5/6 мая) 1703 года русская армия подошла к крепости, гарнизон которой состоял из 600 человек при 76 пушках и 3 мортирах. Крепость обладала сильной артиллерией и значительными запасами. Но шведам не хватало солдат. Под командованием Опалёва оставалось всего лишь 600 человек, тогда как Шереметев располагал 20-тысячной армией.
26 апреля 1703 года в войска прибыл Пётр Алексеевич. Организовав разведку на лодках, под артиллерийским огнём он проплыл мимо крепости. После разведки через 4 дня, 30 апреля после получения отказа коменданта сдать крепость в 19 часов был начат артиллерийский обстрел. Из 20 пушек было произведено 9 залпов, а 12 мортир обстреливали крепость всю ночь. Удачными попаданиями был вызван взрыв порохового погреба, после чего крепость была лишена возможности дальнейшего сопротивления.
Шведы на первых порах энергично отвечали, но к пяти часам утра 1 мая огонь с их стороны затих. Защитники, опасаясь штурма, приступили к переговорам. Когда был написан договор о полной капитуляции, шведский гарнизон крепости был погружён на суда и отправлен в г. Выборг.
Путь к заливу был открыт. Покорившуюся крепость победители переименовали в Шлотбург[29]. Через некоторе время состоялся военный совет во главе с Петром I. Совет решил, что эта крепость для дальнейшего укрепления не подходит.
— Ниеншанц не гораздо крепок от натуры, — сказал Пётр.
Пётр I самостоятельно обследовал острова дельты. И когда он нашёл именно то, что нужно, а именно Заячий остров, который расположился у разветвления Невы на два рукава, недалеко от моря, и со всех сторон омываемый водой, и чтобы стало естественной преградой в случае его штурма, а с острова можно было держать под прицелом вражеские корабли, откуда бы они ни вошли в Неву, 16 (27) мая 1703 года, в день Св. Троицы, на этом острове заложили крепость. 29 июня, в день святого Петра на Заячьем острове заложили церковь святых Петра и Павла. Пётр Алексеевич назвал крепость «Санкт — Питербурх».
30 августа 1703 года через три месяца после закладки крепости «Санкт-Петербурх», в городе произошло наводнение. За считанные часы вода поднялась на целых 2 метра.
