彼得是17o8年1月22日驾临格罗德诺的。
身体复元之后，彼得立即动身去波洛茨克，大臣、将军和鲍里斯·彼得罗维奇、舍列麦捷夫以及受雇于俄军的奥格尔维男爵这两位元帅，正在那里恭候沙皇大驾光临。缅希科夫没有前来。不久从他那里传来捷报：他已击退进攻彼得堡的敌人。彼得的大本营曾举行祝捷仪式，之后立即着手制订作战计划。军事会议议决：以舍列麦捷夫为的十一个团去库尔兰。不久，从舍列麦捷夫那儿传来一条令人不快的消息：俄军在穆尔美兹庄园一带和瑞典人遭遇时，吃了败仗。这支瑞典军队是由莱文豪普将军指挥的。
彼得没有食言。8月8日他终于收到盼望已久的乌克兰英采夫的报告，说签订了一项有效期为三十年的和约；翌日，他通知奥古斯都二世，并出进攻的命令，一万辆满载装备、大炮和粮食的大车组成的辎重队迤逦十俄里。沙皇本人以普列奥勃拉任斯科耶团炮兵上尉的身份也编入军队。彼得在特维尔得到一个令人震惊的消息：奥古斯都二世的信使向他禀报说，瑞典国王带领一万八千人的军队准备进军里夫兰。彼得对消息的可靠性表示怀疑：“此事还应细加斟酌，果真有此事，还是一种借口？假如消息可靠，那么丹麦当然不是联合舰队的对手。”
罗莫达诺夫斯基公爵在得知领主戈洛文在维也纳身穿德国服并剃了胡须时，愤怒地喊道：“我不相信，戈洛文竟敢如此胆大妄为！”罗莫达诺夫斯基的胡须后来是沙皇亲自剪掉的。
多病的费多尔去世，时年二十
17o8年，彼得着手进行行省制改革。12月18日的命令中写道：“出于对全民的利益的考虑，将全国划分为八大行省”。改革的实质是在旧县制和莫斯科中央直辖各县的机构之间设置了一种新的机构——省政机关。省督集政、法、军大权于一身。沙皇委派自己的亲信充任省督。彼得堡省省督是缅希科夫公爵、沃龙涅什省省督是海军上将费多尔·马特维耶维奇·阿普拉克辛；而喀山省省督是他弟弟彼得·马特维耶维奇，莫斯科省省督是贵族斯特列什涅夫。
行省制改革，是彼得大帝对阿斯特拉罕和顿河农民起义、对日益扩大的巴什基尔骚乱、对劳动人民拒绝纳税的一种对策，是对付反抗强征建筑民工的一种对策。省级机构巩固了地方政权。
象往常一样，彼得所关注的是沃龙涅什的海军舰队。沙皇从被俘的瑞典人那里获悉瑞典王企图通过沃龙涅什直取莫斯科。被俘人员所提供的情报固不可全信，但沙皇仍然认为有必要防患于未然。然而真正的威胁倒是来自南方的土耳其。沙皇考虑，对土耳其和克里米亚鞑靼人来说，进攻的大好时机已经来临。军事活动场所理所当然地转移到了南方。彼得由于听说“土耳其人正在备战”而显得忧心忡忡。故此沙皇在沃龙涅什用去差不多两个多月的时间，以其人的精力投入了亚海舰队的创建工作。当他知道造船厂缺少钉子、螺钉、大炮、铁锚时，就亲自跑到伊万诺夫工厂，和工匠们一起浇注炮弹、手榴弹、臼炮、铸造铁锚和螺钉。在厂里他足足干了两周的活。
沙皇从沃龙涅什率领由二百四十一艘舰艇组成的舰队来到亚，这个编队中有二十九艘是巨型战舰；沙皇亲自参加了巨型战舰的下水仪式。
亚海军舰队得到了强大的补充，这在君士坦丁堡引起了一片惊慌，海军力量的加强，抵挡住了土耳其人趁北方战争最紧要的关头对俄国的进攻。
在下达继续建造亚海军舰队和加深港湾的命令之后，彼得于5月27日返回军中。在这之前，他获悉的两条消息证实了瑞典国王的毫不妥协的意图。5月1日得悉查里十二拒绝沙皇的和平倡议，彼得建议缔结和约，希望为俄国保存住彼得堡和施利色堡。查理回答沙皇的使者说，他准备在莫斯科缔结和约，而且要求俄国预付三千万外国银币，以赔偿瑞典在战争年代耗费的军事开支。
另一个消息是信使5月5日禀告彼得的。消息说，“瑞典企图攻占波尔塔瓦”。
当沙皇在苏马城和造船厂的时候，查理十二的军队冒着严寒在冰天雪地的乌克兰大草原上奔波。俄国军队和居民既不给他们喘息之机，也不给他们落脚之地，更不给他们滴水粒米。
瑞典人突袭每一个居民点。小小的维普里克城堡在寒冬腊月匆匆筑起围墙，英勇地抗击着瑞典人的进攻。查理十二开始命令炮轰这个小城镇，尽管炮弹如雨，但他仍未拿下它，于是他下令强攻。为数甚少的俄罗斯和乌克兰的驻军以仅有的三门大炮，打退了敌军的三次猛攻。17o9年1月6比瑞典人只有在被围者弹尽粮绝的情况下才占领了这个城堡。瑞典皇家军队为此损失了一千二百多人。
严冬过后，春汛早早地到来了。瑞典军队眼看一蹶不振，他们不仅忍饥挨饿，而且军中疾病流行，加之时时受到正规军和游击军的一而再，再而三的猛烈袭击。瑞典人挥师南下，准备夺取波尔塔瓦。但等待他们的却是灭亡。
第一批瑞典军队出现在波尔塔瓦城下的时间是4月1日。马泽帕暗示查理，攻占波尔塔瓦是使全乌克兰投向瑞典人的保证。
但瑞典国王有自己的如意算盘。因为波尔塔瓦地处几条要道的交叉点，其中的一条就是通向有可能成为瑞典盟邦的土耳其和克里米亚鞑靼，而攻占波尔塔瓦就会使他们捞到好处。瑞典王于是想和他们缔结和约，共同反对俄罗斯。
其实，瑞典将领中的有识之士，早就看到围困波尔塔瓦只会遭到毁灭性打击。他们认为，如果率军西进，越过第聂伯河，虽然这也可能遭受重创，但保住军队的实力尚有一线希望，而包围波尔塔瓦并进而夺取该城，必然会自取灭亡。基连克罗克在与国王谈话时所坚持的正是这种观点。这君臣二人的对话如下：
国王：你应该全力以赴地为攻下波尔塔瓦做好一切准备。
基连克罗克：陛下是否打算围困该城？
国王：是的，你应该去指挥围攻，并立下军令状，说明什么时候能够拿下要塞。
基连克罗克当即反驳国王说，围困该城的必要条件尚不具备。
国王：我们手中有足够的物质力量，拿下波尔塔瓦这样一座区区的要塞完全不在话下。
基连克罗克：要塞虽不坚固，但该城有四千驻军，哥萨克人还不算在内。
国王心里想的还是十多年前的老皇历。他听不进部下的忠告，反而用不容反驳的口吻说道。
当俄国一现，我们当真要攻城的时候，他们听到第一声枪响就会缴械投降。”
基连克罗克极力使国王相信，波尔塔瓦驻军会血战到底，瑞典军队的大炮和弹药严重不足，进攻时将付出巨大代价。但查理对忠言相告置若罔闻，并且用素常挂在嘴边的一句口头禅驳道：
我们就是要去创造奇迹，荣誉必属于我们。”
以要塞司令阿列克谢·斯捷潘诺维奇·克林为的被困部队临危不惧。早在17o9年1月，克林上校和其他一些乌克兰要塞司令收到过彼得的一项命令：“一旦敌人进攻，务必坚守至最后一兵一卒，不得后退。设若指挥官阵亡，左右军官应立刻接替，继续指挥，前仆后继，血战到底。”
远离前线的彼得此刻获悉了波尔塔瓦被围攻的消息。但他很快识破了查理十二进攻的战略意图。沙皇向缅希科夫指出，该镇十分险要。他提出两种解围方案。或是声东击西，佯攻奥波什尼亚，以便将查理的注意力从波尔塔瓦引开；或是在瑞典人对岸的沃尔克斯河畔固守，随时给被困部队补充军需品、生力军、武器和弹药。“至于一切其它情况有赖见机行事，”沙皇最后写道。
5月7日缅希科夫直逼奥波什尼亚，以此迫使查理前往驰援解围。声东击西的战术大奏奇效，俄国军队得以有条不紊地迅撤到沃尔克斯拉河对岸。5月14日夜里，有九百人组成的小分队潜入被围困的波尔塔瓦。他们要给要塞驻军补充弹药。进城的士兵，“为了泅渡方便，不仅没穿衣服，连长裤也脱掉了。”
6月4日，彼得亲临波尔塔瓦。瑞典军队的全部人马集结在那里，俄国军队也往该处进。彼得当机立断，决定向瑞典人起总攻。
实际上，围困波尔塔瓦的瑞典军队自己也被反包围了。
作为统帅的彼得，其卓越贡献就在于为总攻选择了非常恰当的时机。敌人长途跋涉，精疲力竭，加之军事上的失利，当初他们侵境那股锐气，早已挫了三分。与此情况相反、俄国军队有后备力量源源补充，作战技术又较敌方先进，故反而愈战愈强。
但是，搭救处境艰难的波尔塔瓦的守城将士却是燃眉之急。沙皇当即用球型炮弹给克林去一道命令：当俄国军队冲进包围圈时，他应立即杀出城池接应，出击时间订于6月12日，但由于连日来倾盆大雨，沃尔克斯拉河水暴涨，难以横渡，突围计划未能实现。
6月2o日，俄国军队终于渡过沃尔克斯拉河。查理十二这才明白，沙皇打算在波尔塔瓦城外决一死战，6月21日和22日瑞典军队倾其全力，企图攻占波尔塔瓦，但要塞守军没有让他们得逞。6月21日凌晨，他们在斯巴斯克教堂广场宣誓：决心同瑞典人决一死战。
6月2o日，俄国兵营里开始紧张的准备工作：战士们斧砍鍬挖，急急加固工事。彼得象在指挥林村战役的那样，物色到一个安全的隐蔽地。俄军两翼隐匿在密林当中，后方是陡峭的沃尔克斯拉河岸，河面上已架好了桥。俄军阵前是一片开阔地带。彼得正等待着瑞典人从那里动进攻。他命令建造六个多棱地堡，地堡之间要拉开距离。在它们前面又垂直地增建四个多棱地堡，其中只有两个可用于进攻。六个多棱地堡的意义在于缓冲、削弱瑞典人的进攻火力。四个交叉垂直的多棱地堡的作用是截击敌军的战斗队列。
6月25日，彼得视察部队，同天召开军事会议，制订战斗部署。彼得亲自担任第一师的指挥。缅希科夫和布留斯分别担任骑兵和炮兵指挥。
6月26日，彼得处理了一连串的麻烦事。这天，沙皇获悉，谢苗诺夫团的一个士兵叛逃投敌。沙皇担心的是，叛徒势必把俄方某些防守薄弱的环节泄露。彼得当即下令把久经考验、能征善战的诺夫戈罗德团的士兵调来充实这个团。
战役的最后准备工作正在进行。彼得身着墨绿色镶红袖口的呢料近卫军军官服，军官肩带迎凤摆动，他囚处走动，一会儿出现在龙骑兵团，或是来到在构筑多棱地堡的步兵当中，再不就是在炮兵团。他给近卫兵团的军官作了如下讲话：
众所周知，瑞典国王倨傲而且想入非非，他竟然已给自己的军队在莫斯科分配好了住宅；任命手下将军施帕尔为莫斯科总督，要将我大好河山肢解分割为小公国，妄图以异教邪说毁我国家。对此奇耻大辱我们焉能不报？”沙皇还痛斥了临阵脱逃的可耻行为。
戈利岑中将代表将领们致词。他回顾林村战役，说道：
皇帝陛下看到了我们所付出的代价，也看到臣下的一片忠心。当时我们冒着枪林弹雨，出生入死，但我寸土不让；敌人四次进攻，我们打退了四次，现在这个军队的勇猛忠诚不改当年。”
6月26日这天，查理十二当终生铭记。这天，他在当日走了致命的一步：袭击俄国兵营。在此数天之前他得悉，斯但尼斯拉夫·列辛斯基和将军克拉桑无法从波兰前来波尔塔瓦，因为他们必须打退俄国将军戈尔茨的屡屡进犯。另一个消息来自君士坦丁堡，土耳其政府通知说，土方无意介人瑞典和俄国双方之间的冲突。查理十二当下明白，福无双至，祸不单行。
6月26日，瑞典国王也表了讲话。
但查理的讲话与彼得的讲话可说大异其趣。彼得号召人们奋起抗敌，强调守土匹夫有责。而查理对手下的侵略军将士以华宴美酒、莫斯科沙皇的帐篷相诱。“俄国沙皇为我们准备了许多美味佳肴。”他说道。
6月27日凌晨3点，天麻麻亮时，瑞军开始袭营。在寂静的夜里，只听见千万个士兵的脚步声和马蹄嘚嘚声。瑞典人决心孤注一掷。走近多棱堡的时候，敌人开始冲锋。俄国军队早有准备：缅希科夫一直在注视瑞军的动静。他准备截击查理的骑兵，这样俄国步兵就可前去迎战敌人。瑞典军队很快占领了两个尚未建好的多梭堡，并闯入营垒。瑞典骑兵是从步兵纵队之间冲进去的。但瑞典人想扩大战果的企图未能得逞，他们处在俄军炮火的致命的包围圈内，不得不仓皇撤出。
受伤的查理授命伦斯彻尔德指挥全军，并下令左翼骑兵迂回包抄俄国军队，但缅希科夫骑兵和布留斯炮兵，给了瑞典骑兵以迎头痛击。俄国炮火以一百零二门大炮的优势压倒了瑞典人的三十九门。
因胜利而信心倍增的缅希科夫认为，设若再给敌人一次打击，敌人必致溃不成军。他三次请求沙皇派兵增援，以便彻底消灭瑞典人。
但彼得以预先制定的作战方针为理由，下令缅希科夫把骑兵从战场上撤出来。瑞典人误认为是俄军在退却，于是猛追俄军不舍，向多棱地堡逼近，进入霰弹炮射程之内。瑞典人为了避开炮火而钻人森林，其中的一部分人马被就地消灭。
上午8时左右，彼得决定从多棱堡撤出自己的队伍。中央是步兵队列，炮兵散陈其间，骑兵分排两翼。
沙皇对步兵将士表演说，这个演说日后以彼得的命令而著称。
祖国的生死存亡就操在你们手中的时刻业已到来。我军队并非为彼得而战，乃为托付予彼得的国家而战。”