Долго вел он тайные переговоры об отпадении с польским двором и Карлом. Хотя в Москву и шли доносы об измене гетмана, но Петр им не верил, потому что верил Мазепе. Известный донос Кочубея (генерального судьи) и Искры (полтавского полковника) кончился пыткой и казнью их обоих в 1708 г. Но осенью того же 1708 года, когда Карл с войсками пошел в Малороссию, Мазепа принужден 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, пойдет ли Малороссия за гетманом или останется верной Руси. В таких обстоятельствах русский главнокомандующий Меншиков проявил замечательную ловкость: 29 октября 1708 г. Мазепа соединился с Карлом, а уже 31-го преданный Мазепе Батурин был взят русскими штурмом и сожжен. 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 Руси и начнут войну со своей стороны; на это твердо надеялся и Карл. Поэтому Петр зимой 1708/09 г. принял все 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 осажденный 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 нее 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 перенес военные операции к Балтийскому морю и в 1710 г. взял Выборг, Ригу и Ревель. Русские стали твердой 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 ее врагов: Дания и Саксония снова объявили Швеции открытую войну; северогерманские владетели тоже стали принимать живое дипломатическое участие в великой Северной войне, не вступая пока открыто в 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 повел 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 свое название оттого, что развязка русско-турецкой войны 1710-1711 гг. произошла на берегах реки Прут. Эта русско-турецкая война была 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 ее 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 завладеть 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 и на берегу Прута окружили громадными силами армию Петра. По недостатку провианта и воды (русские были отрезаны от Прута) нельзя было держаться на месте, а по сравнительной малочисленности войска невозможно было с успехом пробиваться сквозь турок. Петр вступил в переговоры о мире 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 что бы то ни стало в руках русских. Однако уступлено было гораздо меньше того, на что готов был 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 заключен, и русская армия 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 казаться даже удачей. Он дешево отделался от турок и продолжал удерживать то высокое политическое положение в кругу европейских государств, какое дала ему Полтавская победа.

После кампании 1709 г. война со шведами в общем шла вяло. Для Петра существовало два театра войны со Швецией: как сильнейший член коалиции против Карла, он участвовал в общих союзнических предприятиях на южном берегу Балтийского моря, где были шведские провинции (Померания), в то же время действовал и особо от союзников, завоевывая Финляндию.

Приобретение Финляндии для Петра казалось важным делом «двух ради причин главнейших (так писал он адмиралу Апраксину): первое – было бы что при мире уступить… другое, что сия провинция есть матка Швеции, как сам ведаешь: не только что мясо и прочее, но и дрова оттоль». В 1713-1715 гг. русские войска и флот овладели Финляндией и стали грозить самой Швеции. Таким образом, на этом театре войны Петр имел положительный успех.

Менее удачно шли дела с союзниками. Военные действия против шведов на юге от Балтийского моря были, правда, не без удач: шведы теряли свои северогерманские владения. Но дипломатические недоразумения и столкновения мешали единству союзных действий. Когда, после Прутского похода, Петр в 1711 и 1712 гг. приезжал в Германию, ему удалось теснее сблизиться с Пруссией; но прочими своими союзниками он уже был недоволен за их неискренность и неумение согласно вести войну. Но в то же самое время и дипломатия, и западноевропейская публицистика были, в свою очередь, недовольны Петром. Они ему приписывали завоевательные виды на Германию, в его дипломатах видели диктаторские замашки и боялись вступления русских вспомогательных войск в Германию. И после неудачи на Пруте Петр своим могуществом был страшен Европе.

От союза с Петром, однако, не отказывались. При участии русских союзники вытеснили шведов окончательно из их германских владений в 1715 и 1717 гг. Не помогло шведам и присутствие самого Карла, который в 1714 г, вернулся из Турции. Одновременно со взятием у шведов последней крепости в Германии (Висмара) союзники задумали высадку в самую Швецию и отдали союзные флоты под личное начальство Петра, но высадка не состоялась благодаря крупным недоразумениям между Петром и союзниками. Петр думал занять Висмар своими войсками, желая передать его герцогу Мекленбургскому, за которого выдал замуж свою племянницу Екатерину Иоанновну. Но датская и германская дипломатии воспротивились занятию Висмара, ибо видели в этом желание русских овладеть и Мекленбургом, и Висмаром. В то время (1716 г.) страх перед Петром на Западе достиг своего апогея. Петр действительно держал себя с большим чувством собственного достоинства и давал понять союзникам свои силы. Благодаря этому он стал любимым предметом политических памфлетов, которые приписывали ему самые чудовищные завоевательные планы.