Кюрфюст Саксонии и король Польши не отличался ни смелостью, ни верностью, ни большим желанием и стремлением мобилизовать все в своей стране для войны со шведами, он дорожил только короной на своей голове. И все же в сложившейся обстановке именно он был самым ценным союзником для России. Чем дольше Карл будет гонятся за Августом 2, тем больше у Петра появится шансов преодолеть неприятные последствия Нарвы. Именно поэтому Петр всеми силами поддерживал Августа. Русский царь обязался предоставить в распоряжение короля Польши 20-ти тысячный военный корпус и ежегодную субсидию в 100 тысяч рублей.
Петр хорошо понимал, что поле боя является лучшей школой для армии, если она хочет научиться побеждать своего противника. Поэтому 5 декабря 1700 г., через две недели после нарвского поражения, он посылает Шереметева с войсками для новой операции против шведов.
Началась серия побед над шведами. Шереметев действовал осторожно, вступал в бой только в тех случаях, когда имел большое превосходство в силах. В ту пору и эти победы имели большое значение — они поднимали боевой дух русской армии, помогали ей освободиться от подавленного настроения после Нарвы.
Первый крупный успех пришел к русским войскам в начале 1702 г. Б. П. Шереметев, возглавляя 18-тысячный корпус, напал на шведского генерала Шлиппенбаха и наголову разбил его 7-тысячный отряд у деревни Эрстфер, расположенной неподалеку от Дерпта. На поле боя осталась половина шведского войска. Петр восторженно встретил известие об этой победе и щедро наградил всех победителей, от солдата до командующего. По поручению царя Меншиков отвез Шереметеву орден Андрея Первозванного, портрет государя, осыпанный бриллиантами, и звание фельдмаршала.
В июле Шереметев нанес второе сильное поражение Шлиппенбаху при Гуммельсгофе. После этого он начал опустошать Ливонию, лишая приюта и продовольствия шведские войска.
С осени 1702 и по весну 1703 г. русские войска очищали от шведов побережье Невы. Военные действия под предводительством самого Петра начались с осады Нотебурга (старинной русской крепости Орешек), расположенного на острове у выхода Невы из Ладожского озера. Высокие толстые стены и многочисленная артиллерия, господствовавшая над обоими берегами реки, делали крепость почти неприступной. Для ее осады Петр выделил 14 полков. Непрерывный обстрел крепости продолжался около двух недель. Потом последовал трудный 12-часовой штурм. Крепость пала. Нотебург царь переименовал в Шлиссельбург (город-ключ) — он действительно открывал путь в земли неприятеля.
В последних числах апреля 1703 г. русские войска лесом по правому берегу Невы вышли к ее устью. Вход в реку охраняла крепость Ниеншанц. После 10-часового обстрела она сдалась.
Заняв Нотебург и Ниеншанц, русские овладели всем течением Невы. Сбылась наконец завещанная предками мечта — Россия получила выход к Балтийскому морю. Теперь нужно было надежно закрепиться на этом давно желанном рубеже. На одном из островков невского устья, именовавшемся Луст Элант (Веселый остров), 16 мая 1703 г. был заложен деревянный городок-крепость, названный Санкт-Петербургом, ставший позже новой столицей Российской империи. Строительство Санкт-Петербурга началось со строительства Петропавловской крепости, ядра будущего города Санкт-Петербурга, а также флота и базы для него - Кронштадта. "Окно в Европу" было прорублено.
Новый город на Неве стал столицей Русского государства только в 1713 г., когда в Петербург окончательно переехали двор, Сенат и дипломатический корпус. А в первые годы освоения берегов Балтики Петр больше всего думал о том, как защитить этот край от неприятеля. Чтобы «спать спокойно в Петербурге», в 1704 г. на острове Котлин, в 30 верстах от города, была построена хорошо укрепленная крепость Кроншлот (позже — Кронштадт), которая запирала устье Невы. Но этого было мало — нужен был сильный морской флот. Поэтому уже в 1703 г. на Олонецкой верфи состоялась закладка 43 кораблей. В 1705 г. начала работать Адмиралтейская верфь, в апреле 1706 г. здесь был спущен на воду первый военный корабль.
В 1704 г. русские овладели двумя важными городами - Дерптом (Тарту) и Нарвой.
В июне по совету Меншикова Петр переодел несколько своих полков в шведское обмундирование. Предводительствуемые Петром, под видом шведов они двинулись к Нарве с той стороны, откуда осажденные ждали помощи от Шлиппенбаха. Недалеко от стен крепости было разыграно «сражение» между русскими войсками и мнимыми «шведами» с ружейной артиллерийской стрельбой. Горн, наблюдая за «сражением» в подзорную трубу, не разгадал обмана русских. Он выслал из гарнизона отряд, чтобы ударить в тыл русским и этим помочь «своим». Вместе с отрядом из крепости вышло гражданское население, чтобы поживиться добром из русского обоза. Выманенные из крепостных укреплений шведы были стремительно атакованы и понесли большие потери.
Нарва пала в конце июля после 45-минутного ожесточенного штурма. Сопротивление шведов было отчаянным, но уже бессмысленным.
Ход внешней борьбы затруднялся борьбой внутренней. Летом 1705 г. вспыхнул астраханский бунт, дальний отзвук стрелецких мятежей, отвлекший с театра войны целую дивизию. Позже, когда в 1708 г. Карл, разделавшись с Августом, повёл из Гродно свою 44-тысячную армию прямо на Москву, а 30 тысяч готовы были идти к нему на помощь из Лифляндии и Финляндии, у Петра в тылу запылал бунт Башкирский, охвативший Заволжье казанское и уфимское, а вслед за ним на Дону бунт булавинский, вызванный сыском беглых крестьян и распространившийся до Тамбова и Азова. Эти мятежи сильно смутили Петра, вынудили его разделять свои силы, заставили, следя за врагом на Западе, оглядываться назад, дали ему почувствовать, сколько народной злобы накопил он за спиной.
Главное на Западе было сделано. Пётр не желал ничего более, кроме прекращения войны, готов был уступить часть завоёванных территорий, только бы удержать новопостроенный приморский городок. Россия обратилась к Швеции с предложением заключить мир, но та отвергла его. Шведские войска "увязли" в Польше, но лишь для того, чтобы обеспечить себе тыл для действий против России, чтобы свергнуть с престола короля Августа и возвести на его место верного себе человека. Центр военных действий переместился в Польшу, куда двинулась русская армия в 60 тыс. человек, что однако, не предотвратило поражения Августа II в 1706. 19 октября 1706 года между Швецией и Саксонией был подписан Альтранштадский мирный договор, по которому Август II отказывался от польской короны в пользу Станислава Лещинского; обязывался содержать в течение зимы шведский войска; согласился выдать шведам находившихся в плену их соотечественников и вспомогательное войско русских. Зиму 1707 года изголодавшиеся и обносившиеся шведские войска отъедались и переобмундировались в богатой Саксонии, подвергая грабежу местное население. Это поставило русские войска в Польше в чрезвычайно тяжёлые условия, и лишь смелый, быстро осуществлённый Петром I манёвр позволил им избежать окружения и разгрома.
Энергично готовя свою армию к предстоящим сражениям, Петр сделал попытку отыскать пути к "доброму" миру со Швецией. Однако этому препятствовал не только категорический отказ Швеции признать за Россией право на выход к Балтике, но и позиция Англии и её союзников. Они опасались, что в случае окончания Северной войны Швеция может вмешаться в войну за испанское наследство на стороне Франции.
Вынудив Августа II к капитуляции, Карл XII начал подготовку к осуществлению решающего удара по России. Его план состоял в том, чтобы силами 16-тысячного корпуса Левенгаупта в Лифляндии, 14-тысячного корпуса Либекера в Финляндии и флота нанести поражение русской армии в Прибалтике, а затем в генеральном сражении разгромить основные силы русской армии.
Пётр распорядился, чтобы в польских владениях не вступать с неприятелем в генеральную битву, так как старался заманить его к русским границам, вредя ему при всяком удобном случае, особенно при переправах через реки. К этому времени общая численность русской армии составляла 100 тыс. человек, армия шведов насчитывала 63 тысячи, но на войне реальные силы определяются не только количеством войска, но и его боевой подготовкой. Карл имел хорошо вымуштрованных солдат и офицеров. На его стороне была стратегическая инициатива. Поэтому Петр выжидал более удобного моменты для сражения. Пётр находился в затруднительном положении, потому что Карл подолгу не останавливался, и неизвестно было, куда он направит путь. Пётр одновременно укреплял и Москву и Петербург. В начале июня 1708 г. Карл XII начал вторжение в Россию, форсировал Березину и двинулся к Могилёву. Одновременно шведские войска и флот начали активные действия в районе Невы и Петербурга. Однако планам Карла XII не суждено было осуществиться. Действия шведских войск в районе Петербурга не принесли им успехов. Русское и белорусское население начало партизанскую войну против шведских войск.
Убедившись, что наступление на Москву "в лоб" имеет мало шансов на успех, Карл XII повернул на юг, на Украину. Русские войска двигались впереди неприятеля. В дополнение ко всему около двигавшейся шведской армии днем и ночью сновали драгунские полки и иррегулярная конница.
Карл исходил из того, что этот манёвр позволит ему не только напасть с тыла, но и получить поддержку Турции, Крымского ханства и украинского народа. В последнем его уверял изменник - гетман Мазепа. Карл XII рассчитывал также на значительные запасы продовольствия и боеприпасов, заготовленные Мазепой, планировал найти в казаках сильное подкрепление, и с их помощью безопасно пробраться к Москве, куда он не решался пробиться сквозь царские войска через Смоленск. Но и эти планы Карла XXI рушились один за другим. Русская армия упредила его и не позволила занять города Украины. К Карлу XII присоединился лишь двухтысячный отряд Мазепы, составлявший лишь незначительную часть казачества, обманутого гетманом, а весь украинский народ поднялся на вооруженную борьбу против интервентов.