В ноябре 1702 года русские войска овладели, казалось бы, неприступной крепостью, запиравшей выход из Ладожского озера в Неву: древнерусским Орешком, переименованным шведами в Нотебург. Петр дал крепости новое название – Шлиссельбург. Весной 1703 года все течение Невы оказалось в руках России. 16 мая на одном из островов в устье Невы была заложена крепость, положившая начало будущей столице – Санкт-Петербургу. В 1704 году русским оказалось под силу принудить к капитуляции гарнизоны двух хорошо укрепленных крепостей – Дерпта и Нарвы.
События последующих лет в целом существенно не повлияли на оптимизм царя и его генералов, хотя в отдельные моменты возникли серьезные опасения за исход войны. В 1706 году Карл XII оккупировал Саксонию и вынудил Августа II заключить мир, разорвать союз с Россией и отказаться от польской короны. Таким образом, с 1706 года Северный союз фактически перестал существовать, и вся тяжесть войны с Швецией пала на плечи России.
Основательно отдохнув и не менее основательно пограбив Саксонию, войска Карла XII направились на восток. Русское командование приняло решение уклоняться от генерального сражения на территории Польши, отступать к своим границам, уничтожая запасы продовольствия и фуража и нанося урон нападениями на противника малыми отрядами. Предполагалось также замедлять продвижение неприятеля устройством засад, завалов, обороной переправ.
Карл XII, находясь в Белоруссии, долго размышлял над тем, в каком направлении ему двигаться: на Москву, на север, к берегам Невы, или на юг, в богатую продовольствием Украину. Наконец, решил идти на Украину, где его поджидал изменник гетман Мазепа.
Разгром в сентябре 1708 года корпуса генерала Левенгаупта у деревни Лесной стал прологом Полтавы.
День 27 июля 1709 года решил исход войны, и если Швеция еще 12 лет тянула с подписанием мира, то объясняется это не ее способностью оказывать сопротивление, а неуязвимостью ее коренных земель – Россия не обладала достаточным флотом, чтобы угрожать ей вторжением. Полтавская виктория имела огромное международное значение: был восстановлен распавшийся Северный союз, ставленник Карла XII на польском троне Станислав Лещинский бежал из Варшавы, и польским королем вновь стал Август II. Престиж России и ее полководца поднялся на небывалую высоту, и царь, отправившийся после Полтавы за границу, пожинал плоды успеха: перед ним заискивали и добивались благосклонности коронованные особы Европы.
Кампания 1710 года позволила русским войскам без особого труда утвердиться на южном побережье Балтийского моря, были взяты крепости Рига, Ревель, Кексгольм, Динамюнде, а также Выборг. Правда, под Ригой осаждавшая крепость армия понесла значительные потери, но не от неприятеля, а от чумы, унесшей около десяти тысяч человек.