Близько 6:00 ранку Петро I побудував армію попереду табору в дві лінії. Він розташував у центрі піхоту під командуванням генерал-фельдмаршала Б. П. Шереметьєва, на флангах - кінноти генералів Р.Х.Боура і А.Д, Меншикова. У першій лінії піхоти розгорнулася артилерія під командуванням генерала Я.В.Брюса. У таборі був залишений резерв (9 батальйонів). Частина піхоти і кінноти Петро I відрядив на посилення залишилися йому вірними українських козаків у Малих Будищах і гарнізону Полтави, щоб відрізати шляхи відступу шведам і не допустити захоплення ними фортеці під час битви.
Шведська армія вишикувалася проти росіян також в лінійному бойовому порядку. У 9:00 ранку шведи пішли в наступ. Зустрінуті сильним вогнем російської артилерії, вони кинулися в штикову атаку. У запеклій рукопашній сутичці їм вдалося потіснити центр першій лінії росіян. Але Петро I, уважно спостерігав за ходом битви, особисто очолив контратаку батальйону і відкинув шведів на вихідні позиції. Незабаром російська піхота, натхненна прикладом Петра, його ратним мужністю, стала тіснити противника, а кіннота охопила його фланги. До 11 години шведи почали відхід, незабаром перетворився на панічну втечу. Карл ХII зі зрадником Мазепою втік до Османську імперію. Залишки шведських військ відступили до Переволочне, де були наздогнати і склали зброю. Шведи втратили в цілому більше 9000 чоловік убитими, понад 18000 полоненими, 32 гармати і весь обоз. Втрати російських військ склали 1345 чоловік убитими і 3290 пораненими.
. Заключний період війни (1715-1721)
Цілі, які переслідував Петро в Північній війні, фактично були вже виконані. Тому її заключний етап відрізнявся більш дипломатичної, ніж військової інтенсивністю. Наприкінці 1714 з Туреччини повертається до своїх військ на півночі Німеччини Карл XII. Не в змозі успішно продовжувати війну, він починає переговори. Але його смерть (листопад 1718 - в Норвегії) перериває цей процес. Прийшла до влади в Швеції гессенська партія (прихильники сестри Карла XII Ульріки Елеонори і її чоловіка Фрідріха Гессенського) відтіснила голштинську (прихильників племінника короля герцога Карла Фрідріха Гольштейн-Готторпского) і стала вести переговори про мир із західними союзниками Росії. У листопаді 1719г. був укладений мирний договір з Ганновером, якому шведи продали свої опорні пункти на Північному морі - Бремен і Ферден, - отримавши за це союз з Англією. За мирним договором з Пруссією (січень 1720) шведи поступилися частиною Померанії зі Штеттіном і гирлом Одеру, отримавши за це грошову компенсацію. У червні 1720 Швеція уклала Фредріксборгскій світ з Данією, пішовши на значні поступки в Шлезвіг-Гольштейн.
Єдиною суперницею Швеції залишається Росія, яка не бажає поступатися Прибалтику. Заручившись підтримкою Англії, Швеція зосереджує всі зусилля на боротьбі з росіянами. Але розпад антишведської коаліції і загроза нападу британського флоту не завадили Петру I переможно закінчити війну. Цьому допомогло створення власного сильного флоту, яке зробило Швецію вразливою з моря. У 1719-1720 рр. російські десанти починають висаджуватися вже поблизу Стокгольма, спустошуючи шведське узбережжі. Почавшись на суші, Північна війна завершувалася на море. З найбільш значущих подій даного періоду війни можна виділити Езельском бій і бій при Гренгаме.
Езельском бій (+1719). 24 травня 1719 поблизу острова Езель (Саарема) між російською ескадрою під командуванням капітана Сенявіна (6 лінійних кораблів, 1 шняве) і 3 шведськими кораблями під командуванням капітана Врангеля (1 лінійний корабель, 1 фрегат, 1 бригантина) зав'язався морський бій. Виявивши шведські кораблі, Сенявін сміливо атакував їх. Шведи спробували втекти від переслідування, але їм цього не вдалося. Зазнавши втрат від артобстрілу, вони здалися. Езельском бій став першою перемогою російського флоту у відкритому морі без застосування абордажу.
Гренгамскій бій (+1720). 27 липня 1720 біля острова Гренгам (один з Аландських островів) відбулася морська битва між російським гребним флотом під командуванням генерала Голіцина (61 галера) і шведською ескадрою під командуванням віце-адмірала Шеблата (1 лінійний корабель, 4 фрегата і 9 інших судів). Наблизившись до Гренгама, недостатньо озброєні галери Голіцина піддалися сильному артилерійському обстрілу шведської ескадри і відступили на мілководді. Шведські кораблі пішли за ними. У мілководній районі більш маневрені російські галери перейшли в рішучу контратаку. Російські моряки сміливо кинулися на абордаж і в рукопашній сутичці оволоділи 4 шведськими фрегатами. Решта кораблів Шеблата поспішно відступили.
Перемога при Гренгаме зміцнила становище російського флоту в східній частині Балтики і зруйнувала надії Швеції здолати Росію на морських просторах. З цієї нагоди Петро писав ...
