Карл непрерывно призывал к себе на Украину Крассау и Лещинского, говорил своим генералам о подходе большого войска из Польши. Все в окружении короля и он сам делали вид, что верят друг другу, что все хорошо.
На Украине городки и крепости, встречавшиеся на пути шведов, оборонялись героически, наносили им немалый урон. Украинские жители и русские военные отряды лишали шведов не только провианта, но и отдыха, жилья. Как и раньше, не хватало провианта. Свирепствовали болезни. Войско шведов редело. Наконец закончилась зима, началось половодье. С весной, как известно, возрождаются надежды.
1 апреля Карл с армией подошел к Полтаве, решив штурмовать ее - Мазепа нашептал ему, что с ее взятием Украина перейдет под его высокую руку. Из Полтавы шли дороги на юг, к Крыму. А с ханом и султаном король как раз в это время вел переговоры о совместных действиях против России.
Петр продолжал следить за Турцией, где посол Толстой по-прежнему делал все возможное и невозможное, чтобы предотвратить нежелательное для России развитие событий. Царь не забывал и о строительстве флота в Воронеже, которое неукоснительно продолжалось. После трудов на воронежской верфи Петр во главе большой флотилии (241 судно, в том числе 29 крупных военных кораблей) поплыл вниз по Дону к Азову. Об ее прибытии скоро узнали при дворе султана, и его намерения начать войну с Россией стали таять, словно морская дымка.
Король упрямо, как сомнамбула, вел армию к катастрофе. В разговоре со своим генерал-квартирмейстером Гилленкроком он настаивал на осаде Полтавы. Слабо укрепленную Полтаву шведы осаждали три месяца. Ее комендант А. С. Келин действовал в соответствии с инструкцией Петра, разосланной комендантам всех крепостей на Украине, о борьбе «до последнего человека». Защитники Полтавы отбивали все штурмы, делали вылазки, наносили урон осаждавшим. Сами несли потери.
4 июня к Полтаве, около которой стояла вся шведская армия, приехал Петр. Армия Карла XII оказалась под Полтавой в стратегическом окружении, была сильно ослаблена поражениями, осадами, маршами, голодом. Русская же армия, наоборот, стала намного сильней, боеспособней. Она переправилась через Ворсклу, и сразу же начались работы по возведению полевых укреплений на позиции, избранной для будущего генерального сражения. Как и при Лесной, русские войска стояли на закрытой местности, ее фланги упирались в леса, позади - высокий берег реки, через которую построили мосты. Перед фронтом лежала открытая равнина, откуда должны были наступать шведы, там подготовили шесть редутов, где засели стрелки.
25 июня Петр провел военный совет, разработавший диспозицию битвы. Сделал смотр войскам. Распределил генералов по дивизиям, кавалерию подчинил Меншикову, артиллерию - Брюсу.
Петр снова и снова объезжал полки на позициях, принимал последние меры, ободрял солдат.
Карл за несколько дней до сражения получил сведения о том, что Турция не собирается начинать войну с Россией, а войска Крассау и Лещинского не могут прийти ему на помощь, так как кавалерия Гольца, генерала Петра, непрерывно не дает им покоя. Кроме того, к русскому царю, по сообщению перебежчика, идет на помощь иррегулярная конница числом в 40 тыс. всадников. Несмотря ни на что, король 26 июня решил начать генеральное сражение. За несколько дней до этого он во время кавалерийской рекогносцировки наткнулся на русских казаков у костра. Король молодецки соскочил с коня и застрелил одного из казаков, но тут же получил пулю в ногу. Врач в лагере вырезал пулю, но Карл не мог ходить.
Того же 26 июня Карл, полулежа на носилках, сделал смотр своей армии. В своей речи к солдатам и офицерам он призывал к завоеванию России, овладению ее богатствами. Офицеров пригласил на обед после сражения в шатры русского царя.
Два фельдмаршала, русский Шереметев и шведский Реншильд, заключили накануне джентльменское соглашение: начать битву 29 июня, а «до оного сроку никаких поисков через партию и объезды и незапными набегами от обоих армий не быть». Известие о приближающейся 40-тысячной русской коннице послужило Карлу достаточным поводом для нарушения этого соглашения. Главное же, ему не терпелось начать скорее бой - чем быстрее он начнется, тем раньше взойдет солнце его победы.
Петр в отличие от шведского короля в обращении к солдатам говорил о другом - о защите Отечества, «народа всероссийского».
В третьем часу 27 июня, еще затемно, в русском лагере услышали тяжелый гул - тысячи солдатских ног и конских копыт сотрясали землю, направляясь к позиции противника. Пехота шведов бросилась на редуты. Кавалерию шведов встретила контратака кавалерии Меншикова. Несколько потеснив русских, нападающие попали под страшный огонь артиллерии и отступили. Реншильд, командовавший армией из-за ранения Карла, бросил свою кавалерию на левом фланге в обход русского правого фланга, но ее отбросили Меншиков и Брюс. На поле боя превосходство русской артиллерии было подавляющим - 102 орудия против 39 шведских.