Tháng 2-1700, cuộc chiến tranh phương Bắc bùng nổ, chiến trường chủ yếu diễn ra tại khu vực giữa Nga và bờ biển Baltic.
Tháng 8, nước Nga chính thức tuyên chiến với Thụy Điển, bao vây căn cứ quân sự quan trọng của Thụy Điển là Narva. Vua Thụy Điển Charles XII dựa vào ưu thế quân sự, áp dụng phương châm đột phá từng phần, trước tiên đẩy lui quân đồng minh của Nga là Đan Mạch, tiếp đó đẩy đội quân Saxon trở về Ba Lan, sau đó giành chiến thắng trước quân Nga.
Năm 1708, vua Charles quyết định mở rộng cuộc chiến, chinh phạt nước Nga, hàng phục Sa hoàng Nga Peter. Tuy nhiên, sau khi quân Nga bị bại trận tại Narva, họ đã tăng cường cải cách quân sự, thực lực cũng khác trước rất nhiều. Khi quân Thụy Điển kéo đến tấn công, quân Nga liền áp dụng lối đánh phòng ngự chiến lược, để dụ địch tiến sâu vào trong, sau đó làm tiêu hao dần quân Thụy Điển. Quân Thụy Điển đi chinh chiến xa quê, mặc dù đánh thắng được vài trận, nhưng việc cung cấp hậu cần ngày càng trở nên khó khăn, những cánh quân đi tìm kiếm lương thực và những đội quân chi viện từ xa kéo đến đều bị quận Nga chặn đường bao vây tiêu diệt. Các tướng sĩ bụng đói cồn cào, vua Charles cũng bị thương ở chân.
Tháng 6-1809, Sa hoàng Nga Peter đích thân đưa quân đến Poltava, quyết chiến với quân Thụy Điển của Charles. Sáng sớm ngày 27, cuộc chiến đấu bắt đầu. Lúc này, Peter đang đưa quân phản công ở tuyến thứ 2. Ông dẫn kỵ binh anh dũng tấn công, một viên đạn xuyên qua mũ ông, một viên đạn bắn trúng cây Thánh giá ông đeo trước ngực, nhưng ông chẳng hề run sợ.
Đọc thêm: Cuộc nội chiến nước Anh
Kỵ binh Nga đã áp đảo ưu thế trước kỵ binh Thụy Điển. Đại bác của Nga cũng bắt đầu nổ ran, buộc quân Thụy Điển phải rút lui. Một quả đại bác của Nga đã làm chiến xa có Charles ngồi trên bị hư hỏng, toàn bộ khung xe bị tan tành, Charles ngã lăn xuống đất, nhưng ông kiên quyết không chịu rời chiến trường, yêu cầu binh sĩ dìu ông lên ngựa, tiếp tục chỉ huy chiến đấu.
Tình hình cuộc chiến ngày càng bất lợi cho quân Thụy Điển. Lúc này, quân chi viện của Nga cũng đã đến nơi, hàng chục ngàn lính bộ binh vây đến. Doanh trại quân Thụy Điển đóng ở dướỉ thành Poltava đã bị phá hủy hoàn toàn. Trong số 24 vệ binh bên cạnh Charles đã bị chết hết 21 người, Charles cũng bị thương nặng, nằm hôn mê giữa đống xác người la liệt. Tướng Thụy Điển là Boroatovas trong lúc tổ chức đám tàn binh đột phá vòng vây, đã phát hiện vua Charles đang mê man gần chết, liền vội vàng tìm xe ngựa, đưa ông chạy thoát. Quân Thụy Điển bị thất bại hoàn toàn, Charles đành chạy sang Thổ Nhĩ Kỳ lánh nạn.
Trận Poltava là bước ngoặt lớn trong cuộc chiến tranh phương bắc, kết thúc với thắng lợi của Peter I. Charles XII chỉ huy quân trong 9 năm, chưa một lần thất bại. Trận này phía Nga đã đánh tan quân đội của ông. Sau đó, quân Thụy Điển hoàn toàn mất đi ưu thế quân sự, Quân Nga thừa thắng đuổi theo, lực lượng hải quân mới thành lập tấn công vào khu vực duyên hải Baltic, giành cửa ra vào biển Baltic. Từ đó, nước Nga trở thành một trong những cường quốc của châu Âu.
Cuộc chiến tranh phương bắc giữa nga và thụy điển từ năm 1700 đến 1721, hai cường quốc tại miền bắc châu âu là nga và thụy điển đã tổ chức một cuộc chiến tranh quy mô lớn nhằm tranh giành cửa ra của biển baltic.
