Крупная победа России не могла не вызвать опасений со стороны европейских держав и прежде всего морской владычицы Англии. Она вместе с Карлом XII предприняла все, чтобы поссорить Петра I с Турцией. Осенью 1710 г. Порта объявила России войну. Военные действия начались в январе 1711 г. набегами крымских татар на Украину. Петр I рассчитывал добиться успеха на территории неприятеля, выдвинув смелую программу освобождения балканских христиан от турецкого мусульманского ига. По приказу Петра I и от его имени к сербам и черногорцам рассылались грамоты с призывами «христианские народы от тиранства поганого освободить». Весной 1711 г. Петр I вел секретные переговоры с господарями Молдавским — Кантемиром и Валашским — Бранкованом и заручился их поддержкой.
Весной 1711 г. 45-тысячная русская армия двинулась на юг и в июне, измотанная жарой и трудностями с продовольствием, подошла к реке Прут. Кантемир действительно перешел на сторону Петра I, но общего восстания христианских народов против турецкого владычества тогда не произошло. Русская армия была окружена 200-тысячной турецко-татарской группировкой и 8—10 июля мужественно отбивалась от неприятеля. «Никогда, как и почал служить, в такой десперации не были», — писал впоследствии Петр I. Лишь благодаря дипломатическому таланту вице-канцлера П. Шафирова 12 июля удалось подписать с великим визирем Магмет Пашой Прутский договор. По нему Россия возвращала Турции Приазовье, разрушала крепости Азов и Таганрог, обещала не вмешиваться в польские дела и не держать в Константинополе своего постоянного резидента. Кроме того, Карлу XII предоставлялся свободный проезд в Швецию. Хотя для России эти условия были обременительны, однако факт договора позволял всецело сосредоточить усилия на северном театре военных действий, где война вступала в завершающую стадию.
С 1712 г. военные действия развернулись на южном берегу Балтийского моря, в шведской провинции Померания, куда с войском был послан А.Д. Меншиков. Здесь Россия выступала совместно с союзниками. В 1713 г. Меншиков взял Штеттин и передал его прусскому королю Фридриху-Вильгельму I. К 1714 г. русские войска самостоятельно заняли почти всю территорию Финляндии. 27 июля 1714 г. русский флот одержал крупную победу над шведами у мыса Гангут и овладел Аландскими островами.
В 1716 г. благодаря активным действиям русских дипломатов в антишведский союз вошли, кроме России, Дании и Саксонии, Польша, Пруссия и Ганновер. В июле 1717 г. был высажен русский десант на острове Готланд, а на суше русская армия достигла Лулео. В том же 1717 г. Петр I посетил Францию, пытаясь привлечь ее на свою сторону. Он добился того, что в Амстердаме в 1717 г. был подписан договор с Францией и Пруссией, предусматривающий посредничество этих стран в переговорном процессе. Франция обязалась прекратить финансовую помощь Швеции.
После того как Франция отказалась от союза со Швецией, Россия полностью перенесла военные действия на территорию Швеции, силы которой были окончательно подорваны. На одном из Аландских островов в мае 1718 г. начались мирные переговоры, но после убийства в декабре 1718 г. в Норвегии Карла XII шведское правительство решило продолжать военные действия, уповая на поддержку Англии. При ее помощи в 1719 г. была организована коалиция государств против России в составе Австрии, Саксонии и Ганновера. В начале 1720 г. Швеция заключила мир с Пруссией и союз с Англией, в июне — мир с Данией. В мае 1720 г. английская эскадра вошла в Балтийское море, но ее попытки захватить Ревель оказались безрезультатными. В июле 1720 г. отряд русских галер у острова Гренгам напал на шведскую эскадру и захватил 4 фрегата, 104 пушки и 407 пленных «при очах господ англичан». Трижды русское командование организовывало в 1719—1721 гг. десантные операции, во время которых казаки подходили к предместьям Стокгольма.
Поняв безрезультатность попыток вытеснить Россию с Балтики, Англия отозвала свой флот, и оставшаяся без реальной поддержки Швеция вновь вступила весной 1721 г. в переговоры с Россией. Они происходили в Ништадте (Финляндия) и завершились подписанием Ништадтского мира 30 августа 1721 г. Россия получила Лифляндию, Эстляндию, Ингрию (Ижорские земли), часть Карелии с Выборгом и Моозундские острова — Эзель и Даго. Швеции возвращалась Финляндия. Россия обязывалась уплатить Швеции 2 млн «ефимков» (серебряная монета ценностью 3/4 рубля — совр. 1,5 млн рублей) за территориальные приобретения. В России мир был отпразднован шумно. Сенат поднес Петру I чин адмирала и титулы «отца Отечества», «Великого» и «Императора Всероссийского». Так в 1721 г. Российское государство стало империей, получило надежный выход к Балтийскому морю, ликвидировало искусственные преграды между Ригой, Ревелем и близлежащими городами России. Коренным образом изменилось международное положение России. Она превратилась в великую европейскую державу, стала полноправным субъектом международных отношений.
Последней крупной внешнеполитической удачей Петра I стал поход 3-тысячного русского войска на Кавказ и в Иран. Он начался летом 1722 г. и закончился в 1723 г. В ходе его русскими войсками при поддержке местного населения были заняты западное и южное побережья Каспия, которые вместе с городами Дербент, Решт и Астрабад отошли к России по Петербургскому договору 1723 г. с Ираном. Попытка продвижения русских войск в Центральное Закавказье натолкнулось в 1723 г. на встречную турецкую экспансию Грузии, Армении и Западного Азербайджана. Наметившиеся сферы влияния России и Порты на Кавказе закрепил Константинопольский договор 1724 г. Россия утверждалась в Прикаспии, Турция — в Западном Закавказье.
Итак, в течение всего своего правления Петр I вел войны то на севере, то на юге. Справедливы слова В.О. Ключевского о том, что война была главным движущим рычагом его преобразовательной активности. Она заставляла правительство мобилизовывать внутренние ресурсы страны на военные программы и включиться в международную систему экономических отношений. Итог: Россия получила три морские акватории — Балтийскую, Азовскую и Каспийскую.