Недовольство Петра Шереметев заслужил вполне: вместо того чтобы сооружать апроши против обветшалой и слабо укрепленной стены, которая, по выражению царя, «только указу дожидается, куды упасть», фельдмаршал распорядился готовить штурм самой мощной стены.
Штурм крепости начался вечером 12 июля. «Сей огненный пир пребывал от вечера даже до другого дни до 9 часов». Описание этого «огненного пира» находим у Петра. В пробитые артиллерией три бреши хлынула пехота. На равнине штурмовавшие захватили пять пушек и тут же повернули их против неприятеля. Положение осажденных стало безвыходным. Один за другим погибли четыре шведских барабанщика, пытавшиеся известить о готовности осажденных приступить к переговорам, – дробь барабанов тонула в грохоте сражения. Лишь трубачу удалось приостановить штурм.
Начались переговоры. Петр, надолго запомнивший поведение шведского короля под Нарвой, противопоставил коварству Карла XII великодушие и рыцарское отношение к побежденным. В условиях капитуляции комендант крепости оговаривал право на беспрепятственный выход из города всего гарнизона с офицерами, знаменами, вооружением. Солдат, офицеров и их семьи он просил снабдить месячным запасом продовольствия. Петр от имени Шереметева резонно ответил коменданту: «Зело удивляется господин фельдмаршал, что такие запросы чинятся от коменданта, когда уже солдаты его величества у них в воротах обретаются, и которые так озлоблены, что едва уняты; но когда ты хотел такой аккорд учинить, то надлежало бы наперед то чинить», то есть до начала штурма. Но в знак высокой оценки мужества осажденных Петр все же разрешил оставить офицерам шпаги, а солдатам треть оружия. Убиравшиеся восвояси солдаты и офицеры с их семьями были снабжены просимым месячным запасом продовольствия, а также и телегами, для вывоза имущества.
Наспех отпраздновав возвращение «праотеческого города» троекратной стрельбой из ружей и пушек, Петр сел на яхту, взял трофейные знамена и штандарты и через Чудское озеро поспешил к Нарве. Насколько туда торопился царь, свидетельствует то, что он вопреки обыкновению отправлять своим друзьям извещения о победе с поля боя послал к ним курьеров только 20 июля, то есть после трехдневного пребывания под Нарвой.
Успех окрылял Петра и в то же время наводил на грустные размышления. Штурм Дерпта стоил русским более 700 убитых и раненых, в то время как потери шведов составляли около 2000 человек. А сколько бы полегло русских при осуществлении плана Шереметева, не окажись он, Петр, под боком? Мало еще было среди русских знающих свое дело специалистов. Приходилось прибегать к услугам иностранцев, среди которых были и добросовестные офицеры, но и они всего лишь наемники. И тот, что руководил технической стороной осадных работ под Дерптом, оказался «человеком добрым, но зело тихим». Однако более всего царя раздражала нераспорядительность Шереметева.