到了第二年的春天，刚刚忍受完凛冬的瑞典军队在查理十二世的带领下，前去围攻俄军位于乌克兰的要塞波尔塔瓦，当时波尔塔瓦要塞内的俄军只有四千余人，但是他们仍然阻挡了瑞典军队三个多月，使瑞典军队损失惨重。
在波尔塔瓦要塞被包围三个多月之后，沙皇彼得一世率领一支四万人的大军前去解围，这些大军很快便赶到了波尔塔瓦，查理十二世得知情况后，便亲自前去侦查俄军的布防情况，结果一名俄军步兵用滑膛枪击中腿部。
波尔塔瓦战役
查理十二世被击伤的第二天凌晨，彼得一世便组织军队向瑞典军队发动攻击，查理十二世因为腿上无法行走，，便让随从用担架抬着他前往战场指挥战斗。当时的瑞典士兵的训练情况要比俄军好的多，因此俄军在发起第一次攻击的时候，并没有突破瑞典军队的防线，反而被瑞典军队攻陷了一些阵地。
在进行了三个多小时的激战后，俄军的骑兵指挥官曼斯基哥夫率领俄国骑兵加入战场，击溃了反攻的瑞典军队，骑兵的加入直接扭转了波尔塔瓦战役的战局，瑞典军队开始逐渐支撑不住，到了中午时分，瑞典军队已经开始全线溃败。
彼得一世
波尔塔瓦战役最终以瑞典军队的惨败而告终，大约九千名瑞典士兵被俄国军队杀死，还有一万多人受伤被俘，这个伤亡人数刷新了瑞典战争史的最高伤亡记录，在此之前，瑞典曾在与挪威人的一场战役中伤亡了三千多人，而波尔塔瓦战役则是此前伤亡记录的数倍，成为了瑞典历史上伤亡最惨重的战役。
波尔塔瓦战役结束后，查理十一世带着一千多名骑兵逃出了战场，后来他辗转前往奥斯曼帝国的国都，怂恿奥斯曼帝国苏丹向俄国发起进攻，引发了第三次俄土战争。
