Положение Петра представлялось ему самому крайне тяжёлым: в письмах своих в то время он подписывался «печали исполненный Петр». Но и с печалью в сердце он не потерял своей энергии. Ожидая врага с юго-запада, Петр укреплял границы и в тоже время старался в самой Польше найти опору против Карла и его союзника короля Станислава. Петр вошёл в сношение с панами, недовольными Станиславом, и искал человека, которого можно было бы противопоставить Лещинскому в качестве претендента в короли польские. Но эти старания не увенчались успехом. После Альтранштадского мира Карл в 1707 г. перешёл в Польшу и распоряжался ею.
Только в декабре 1707 года начал он наступление против Петра и занял Гродно (через два часа после отъезда из Гродно Петра). Русские отступали. Ясно было, что наступал кризис войны, подходили решительные минуты. Карл из Гродно мог двинуться или на север, чтобы отнять у Петра завоевания на берегах Балтийского моря, или на северо-восток, на Москву, чтобы в корне подорвать силы Петра. Петр не знал, чего ждать. Москву укрепляли под руководством царевича Алексея Петровича, южная граница была поручена Меншикову, заботы о завоёванном Прибалтийском крае взял на себя Петр. Он удалился с юга в Петербург в тяжёлом, тягостном расположении духа. Болея телом и духом, тревожно ожидал он развязки войны. Он просил Меншикова не вызывать его из Петербурга без крайней надобности и требовал, чтобы Меншиков держался против Карла с полной осторожностью. Однако Петр скоро сам оставил Петербург и принял деятельное участие в кампании 1708 года.
Эта кампания 1708 года далеко не была проигрышем для русских. Карл начал наступление к Москве, с боя завладел переправой через Берёзину (при Головчине), дошёл до Могилева и ждал соединения с вспомогательным корпусом Левенгаупта, который из Лифляндии шёл на помощь королю с большим запасом продовольствия. Но, благодаря стратегическим оплошностям Карла, часть его войска была разбита при мысе Добром князем М.М. Голицыным, а весь корпус Левенгаупта был наголову разбит Петром при деревне Лесной 28 сентября 1708 года. Все запасы пополи в руки русских. Теперь вся надежда Карла была на Малороссию, где он рассчитывал найти запасы и союзника в лице гетмана Мазепы. Победа при Лесной была большим успехом Петра, он называл день 28 сентября начальным днём нашего добра, и это была правда, перевес военного счастья стал склоняться заметно на сторону Петра с этого 1708 года.
Карл и в Малороссии потерпел неудачи. Малороссия во второй половине XVII в. присоединенная к Москве, жила до времени Петра неспокойной внутренней жизнью; в ней постоянно шло брожение, была рознь общественных классов. Задачей Москвы было уничтожение этой розни, но московские меры не всех удовлетворяли: если низшие классы были довольны сменой польского господства на московское, то высший класс – казачья старшина – скорее желал занять место польского панства в Малороссии и сочувствовал польскому строю жизни. Вместе с тем стремление Москвы крепче взять в руки Малороссию и получить больший контроль в малорусских делах не нравилось многим малороссиянам. Малороссийские гетманы всегда были в трудном положении, с одной стороны – Москва, требующая строго подчинения, с другой - малорусское общество, требующее автономии, с одной стороны Москва, требующая порядка, с другой – внутренний раздор, партии, стремящиеся к господству в стране. Эти обстоятельства делали гетманов жертвой самых разнообразных и противоположных влияний, происков, интриг, – и в результате «после Богдана Хмельницкого, – как говорит С.М.Соловьёв, – не было ни одного гетмана в Малороссии, который спокойно кончил жизнь свою в гетманском достоинстве». В течение десятилетнего гетманства Мазепа не только умел малорусское общество, но успел и в Москве заслужить редкое доверие Петра. Петр не верил многочисленным доносам на Мазепу, а сам Мазепа умел убедительно оправдываться от обвинений. Когда Карл в 1707 году решил идти на Россию, то Мазепа был убежден, что Петру не справиться с врагом, и рассчитывал, что если Малороссия останется верной побеждённой Москве, то победители Карл и Станислав Лещинский не пощадят ни Мазепу, ни Малороссию. Если же Малороссия перейдет ранее на ту сторону, чья победа вероятнее, то такой переход обеспечит в будущем и самостоятельность внутренней жизни Малороссии, и высокое положение гетмана. По этим соображениям, как объясняют историки, Мазепа решил отложиться от Московского государства и стал союзником Карла. При таком шаге он надеялся на сочувствие всех тех, кто был недоволен режимом Москвы. Гетман думал, что за ним пойдёт вся Малороссия.
Долго вёл он тайные переговоры об отпадении с польским двором и Карлом. Хотя в Москву и шли доносы об измене гетмана, но Петр им не верил, но Петр не верил, потому что верил Мазепе. Известный донос Кочубея (генерального судьи) и Искры (полтавского полковника) кончился пыткой и казнью обоих в 1708 году. Но осенью того же 1708 года, когда Карл с войсками пошёл в Малороссию, Мазепа принуждён был открыть свою игру и прямо примкнуть к одному из противников. Боясь неудачи задуманного шага, Мазепа долго колебался и сказывался больным, когда получал приказания от Петра действовать против шведов. Наконец, когда притворяться было уже нельзя, он уехал из своей столицы Батурина и с отрядом казаков пристал к шведскому войску. Его измена для Петра была неожиданна, и не только для Петра, но и для массы малороссиян. Никто не мог сказать, пойдёт ли Малороссия за гетманом или останется верной Руси. В таких обстоятельствах русский главнокомандующий Меншиков проявил замечательную ловкость: 29 октября 1708 года Мазепа соединился с Карлом, а уже 31-го преданный Мазепе Батурин был взят штурмом и сожжён. Центр предполагаемого восстания был уничтожен, вся Малороссия почувствовала энергию и силу русских. Через неделю в Глухове казаки избрали нового гетмана (Ивана Скоропадского): Мазепа, как изменник был предан анафеме духовенством. Малороссия фактически оказалась в руках Петра, а малороссийские крестьяне начали народную войну против наступавших шведов. Так неудачно окончился для Карла 1708 год.
Но шведы сохраняли престиж непобедимости и казались грозным врагом. Петр боялся, что турки воспользуются пребыванием этого грозного врага на юге Росси и начнут войну со своей стороны; на это твёрдо надеялся и Карл. Поэтому Петр зимой 1708\09 г. принял меры обороны от турок, лично побывал в Воронеже и Азове, а к лету 1709 г. прибыл к армии Меншикова. Хотя в действиях против шведов Петр держался крайне осторожно, не рискуя вступать в открытые столкновения с Карлом, однако он решился открытым боем выручить осаждённый шведами город Полтаву; 27 июня 1709 г. произошло знаменитое сражение при Полтаве. Эта генеральная битва кончилась полным бегством шведов на юг, к Днепру. Сам Карл успел переправиться через Днепр и уйти в Бендеры, в турецкие владения, но вся его армия у Днепра (у Переволочны) положила оружие и была взята в плен.
Полтавская победа совершенно сломила могущество Швеции: у неё не осталось армии, у Карла не стало прежнего обаяния; раньше торжествовавший над всеми врагами, а теперь разбитый Петром, он сразу передал Петру и Московскому государству то политическое значение, которым до тех пор пользовалась Швеция. И Петр сумел воспользоваться плодами победы. Естественным образом, он перенёс военные операции к Балтийскому морю и в 1710 г. взял Выборг, Ригу и Ревель. Русские стали твёрдой ногой на Балтийском побережье, существование Петербурга обеспечивалось. В то же время вместе с военными успехами Петр сделал и большие политические успехи. Поражение Карла подняло против Швеции всех её врагов: Дания и Саксония объявили Швеции открытую войну; северогерманские владетели тоже стали принимать живое дипломатическое участие в великой Северной войне, не вступая пока в открытую борьбу со Швецией. Среди всех союзников первое место теперь стало принадлежать России и Петру. Петр сделался гегемоном Северной Европы и сам чувствовал, что он сильнейший и влиятельнейший монарх Севера. Ниже мы увидим, что тревожный для союзников Петра вопрос о его неожиданной гегемонии повёл к охлаждению между Петром и остальными членами коалиции. Но политическое преобладание России оставалось неизменным с 1709 г., несмотря даже на неудачи Петра в Прутском походе.
Прутский поход 1711 г. получил своё название оттого, что развязка русско-турецкой войны 1710-1711 гг. произошёл на берегах реки Прут. Эта русско-турецкая война была уже результатом дипломатической деятельности Карла XII и дружественного ему французского двора. Карл жил в Турции после полтавского поражения, и ему не раз грозила выдача в руки Петра. Россия требовала выдачи Карла, а он доказывал туркам своевременность и необходимость для турок воевать с Петром. Результатом его настояний был дипломатический разрыв Турции с Россией. Петр объявил Турции (в ноябре 1710 г.) войну и задумал вести её наступательно. Он рассчитывал на помощь турецких славян, на союз с вассальными турецкими владетелями (господарями) Молдавии и Валахии и на поддержку Польши. Весной 1711 г. Петр поспешил в поход, думая раньше турок Молдавией, Валахией и переправами через Дунай. Но никто из союзников не явился на помощь вовремя. Присоединение к Петру молдавского господаря Кантемира не спасло русскую армию от голода, переход через степи истомил людей. К довершению всего турки ранее перешли Дунай на берегу Прута окружили громадными силами армию Петра. По недостатку провианта и воду (русские были отрезаны от Прута) нельзя было держаться на месте, а по сравнительной малочисленности войска невозможно было пробиваться сквозь турок. Петр вступил в переговоры с великим визирем. Отправляя к нему доверенных лиц, Петр дал им полномочие для освобождения войска и заключения мира уступить Азов, все завоевания на Балтийском море (если турки потребуют этого для Карла), даже Псков, но Петр желал, чтобы Петербург и восточный берег Финского залива оставался во чтобы то ни стало оставался в руках русских. Однако уступлено было гораздо меньше того, на что был готов Петр. Случилось так благодаря тому, что турки сами желали окончить войну, в которую были втянуты посторонними влияниями. Кроме того, делу пособили ловкость русского дипломата Шафирова и богатые подарки, посланные Петром визирю. Мир был заключён, и русская армия была освобождена на таких условиях: Петр отдавал Турции Азов и некоторые укрепленные пункты близ Черного моря, отказывался от вмешательства в дела Польши (необходимо заметить, что тогда уже были проекты раздела Польши, пользовавшиеся сочувствием Петра): наконец, Петр давал Карлу свободный проезд в Швецию. Хотя Петр возвратился в Россию «не без печали», по его собственным словам, но его избавление от плена и сравнительно легкие условия мира с Турцией могли оказаться даже удачей. Он дёшево отделался от турок и продолжал удерживать то высокое политическое положение в кругу европейских государств, какое дала ему Полтавская победа.