1707年1月，彼得大帝召集军事会议确定战争总方针，最后采纳了舍列梅季耶夫元帅的计划，从波兰后撤，退却本土在境内伺机决战。同时，诱敌深入，予以袭扰，使之疲惫。为此，彼得大帝下令从普斯科夫到斯摩棱斯克一线采取防御措施，构筑工事，坚壁清野。彼得要用俄国的一切来对付瑞典人，而时间、空间、寒冷与饥饿都是他的堡垒。这年的春季，彼得大帝的军事改革也接近完成。俄军的野战部队约达20万人。

查理十二拒绝了俄国求和之请，于1707年8月发兵远征俄国，以图报复。此时瑞典总兵力约11.6万人。其战略是集中主力，力争在边境地区就迫敌决战，一举歼灭之。但他忽视了俄国的特殊情况—广阔空间与严寒，侦察与后勤尤为重要。

1708年1月，查理十二未经大战就顺利打入俄境。俄军总是一触即退，瑞军就是找不到决战对手，离后方却越来越远。由罗文浩将统帅的补给纵队也被查理十二远远地甩在后面，苦苦追赶，而又不得及。9月，瑞军又转变战略方向，深入乌克兰，彼得趁机在列斯那亚村消灭了罗文浩的补给纵队，同时又摧毁了在乌克兰的瑞典盟友马泽帕。查理十二既未得到富庶的乌克兰，又孤立无援，不得不在荒野上忍饥挨冻地度过严冬，还得忍受着俄军的不断偷袭。1709年2月，瑞军减员过半，只剩2万人，其中1／10有冻伤，不能行走。可是查理十二仍不肯回师，试图继续进攻莫斯科。

为了得到补给，1709年春，查理十二决心先夺取波尔塔瓦。那里一座设防城镇，有一些仓库，有守军4000人，另有2500名武装居民，火炮28门。该城位于基辅东南。自5月11日起瑞典军发动10余次强攻，均来得逞，相持3个月之久。为彼得大帝调兵遣将，准备决战，赢得了时间。

得知瑞军进攻波尔塔瓦后，彼得立即率俄军8万人，火炮百门前来救援。7月6日，彼得的主力部队进驻距波尔塔瓦5公里的雅可夫策村，背靠密林和陡峭的伏尔斯克拉河岸，昼夜构筑工事，准备与查理十二决战。1709年7月8日凌晨2时许，瑞军首先向俄军主力阵地进攻。彼得则号召士兵"为祖国而战"。初战，瑞军受挫，彼得决定到开阔地上与瑞军会战。酣战中，俄军凭借兵力、火力和士气上的绝对优势，使瑞军溃败。中午，会战结束。瑞军损失1万余人，副总司令被俘，罗文浩率所部1.5万人不战而降，查理十二只带少数随从逃往土耳其。俄军仅伤亡4600余人。

波尔塔瓦会战，是整个北方战争中决定性的一仗。瑞典一蹶不振；丹麦与波兰恢复了与俄国的联盟。几年之后普鲁士和汉诺威也参加了这个同盟，反对瑞典。也正是这一仗，使西方列强认识到，崛起的彼得大帝的俄国已成为欧洲的一极，正在影响欧洲和波罗的海的均势。于是英、法、荷等国与东方的土耳其联手抗衡俄国，防止俄国过分强大和瑞典过分削弱。东北欧开始真正纳入欧洲的体系。

（3）汉科海战

波尔塔瓦大胜之后，彼得试图乘势打通黑海出海口，于是借口引渡查理十二于1711年3月向前敌国土耳其宣战。然而此次他犯了与查理十二同样的错误；不了解战区情况和孤军深入。结果于1711年7月21日俄国战败求和，签订了《普鲁特条约》。

对土和约之后，彼得又恢复了在波罗的海方面的军事行动，企图逐步打入瑞典本土，迫其接受俄国的停战条件。1713年底，俄国陆军在舰队的配合下征服芬兰，据有了海军基地亚波城。1714年夏，俄国海军由彼得堡开往亚波，准备配合芬兰湾南岸的地面部队作战时，途中受阻于瑞典海军在汉科海峡。于是彼得大帝出其不意地在半岛的蜂腰部约2.5公里宽处开凿了一个小型运河，将俄军的小型战舰拖过汉科半岛，到了两岸，这就使俄海军突然出现在瑞典海军的背后。乘敌惊慌之际，俄主力舰队在小型舰队的配合下突破了封锁线。瑞典海军仓促应战，又得分兵应对，加之水面狭小，天上无风，庞大的瑞典风帆战舰处处被动挨打，一支分舰队、10艘战舰被歼，其余撤回瑞典。俄国取得海陆两方面的胜利。这也是俄国新式正规海军建立以来，首次取得海战胜利。战斗结束后，彼得大帝自己提升自己为海军中将。此战打破了瑞典对波罗的海100多年的垄断。

彼得本还想继续扩大战果，拟于1716年夏天在瑞典南部登陆。可是随着瑞典的衰落和西班牙王位继承战争的结束，俄国的盟友们及西欧列强也担心俄国势力过猛，不愿给瑞典以最后一击、英国还与瑞典结盟，并把英国的舰队开进了波罗的海。1719—1721年间，俄军多次在瑞典沿海登陆，并再次击败瑞典舰队。1721年9月，精疲力竭的瑞典与俄国签订了《尼什塔德和约》，北方大战至此结束。

北方大战的结果是：波、瑞之间保持现状；普鲁士得部分领土及赔款；丹麦除保留什列斯威和得到赔款外，所有征服地一并放弃；俄国获得梦寐以求的立沃尼亚、爱沙尼亚、利格里亚、库尔兰一部分及芬兰东部，并同时归还芬兰其余地区。这样，俄国终于有了自由出入波罗的海的出海口，这是彼得战略的一大胜利。从此波罗的海和东北欧的霸权让位给了俄罗斯。