После того, как Пётр I отвоевал у Карла XII Ливонию и основал новый город-крепость Санкт-Петербург, Карл принял решение атаковать центральную Россию с захватом Москвы. Неблагоприятные климатические условия помешали в этом Карлу, который повел свою армию на Москву с юга, через Украину. К тому моменту, когда армия Карла подошла к Полтаве, Карл был ранен, потерял треть армии, его тылы были атакованы казаками. Сражение Карлом было проиграно, и он бежал в Османскую империю. 30 апреля 1709 шведские войска, вторгшиеся на территорию Украины, начали осаду Полтавы. Ее гарнизон в составе 4,2 тыс. солдат и 2,6 тыс. вооруженных горожан под руководством полковника А. С. Келина успешно отбил ряд штурмов. В конце мая к Полтаве подошли главные силы русской армии во главе с Петром. Они расположились на противоположном от Полтавы левом берегу реки Ворсклы. После того как 16 июня на военном совете Пётр решился на генеральное сражение, в этот же день передовой отряд русских форсировал Ворсклу севернее Полтавы, у деревни Петровка, обеспечив возможность переправы всей армии.
19 июня главные силы русских войск совершили марш к переправе и на следующий день перешли Ворсклу. Пётр I расположил армию лагерем у деревни Семеновка. 25 июня русская армия передислоцировалась ещё южнее, заняв позицию в 5 километрах от Полтавы, у деревни Яковцы. Перед началом сражения русская армия насчитывала 42 тыс. солдат и 72 артиллерийских орудия. Карл XII располагал 35 тыс. солдат и 32 орудиями. Заряды для шведской артиллерии были почти полностью израсходованы за дни осады Полтавы.
26 июня русские начали строить передовую позицию. Было возведено десять редутов, которые заняли два батальона пехоты. Позади редутов находились 17 кавалерийских полков под командованием А. Д. Меншикова.
Карл XII, узнав, что русские ожидают прибытия к 29 июня новых подкреплений, решил атаковать войско Петра до этого числа. Раненный на рекогносцировке украинским казаком 17 июня, король передал командование фельдмаршалу К. Г. Реншильду, который получил в свое распоряжение 20 тыс. солдат. Около 10 тыс. человек, в том числе украинские казаки Мазепы, остались в лагере под Полтавой.
В два часа ночи 27 июня шведская пехота четырьмя колоннами двинулась на русские редуты, за ней следовали шесть конных колонн. После упорного двухчасового боя шведaм удалось овладеть только двумя передовыми редутами. Реншильд произвел перегруппировку войск, стремясь обойти русские редуты слева. При этом шесть правофланговых батальонов и несколько эскадронов генералов Шлиппенбаха и Росса оторвались от главных сил шведов, отошли в лес севернее Полтавы, где были разгромлены кавалерией Меншикова.
Прорвавшись через редуты, основная часть шведов попала под сильный артиллерийский и ружейный огонь из русского лагеря и в беспорядке отошла в Будищенский лес. Около шесть часов утра Пётр вывел армию из лагеря и построил её в две линии, имея в центре пехоту, на правом фланге кавалерию Меншикова, а на левом — кавалерию генерала Р. Х. Боура. В лагере был оставлен резерв из девяти пехотных батальонов.
Реншильд выстроил шведов напротив русской армии. В 9 часов начался рукопашный бой, русская конница стала охватывать фланги противника. Под натиском превосходящих сил шведы начали отступление, превратившееся к 11 часам в настоящее бегство. Конница Меншикова преследовала беглецов до Переволочны на берегу Днепра, где было пленено около 16 тыс. шведов. В самом сражении шведы потеряли свыше 11 тыс. солдат. Потери русских составили 1345 человек убитыми и 3290 ранеными.
В результате Полтавской битвы армия короля Карла XII перестала существовать. Сам он с Мазепой скрылся на территории Османской империи. Военное могущество Швеции было подорвано и в Северной войне произошел перелом в пользу России.