16 июня на военном совете Петр I решил дать шведам бой. В ту же ночь Карл XII с несколькими драгунами напал на русский разъезд и был ранен в ногу. Обе стороны готовились к бою. 20 июня русские войска начали сближение со шведами и переправились через Ворсклу у деревни Черняхово.

Шведы сделали еще одну попытку овладеть Полтавой, чтобы, взяв ее, отбиться от Петра I. 21–22 июня они непрерывно штурмовали крепость. Но полтавчане еще раз отбили неприятеля, и он отступил, бросив на поле боя 1700 убитых. Тогда шведы оставили у города заслон, а сами двинулись навстречу русским. 25 июня противники находились на расстоянии четырех миль один от другого. Русские поспешно укреплялись на поле будущего боя.

В ночь на 26 июня Петр I узнал от командовавшего русской пехотой фельдмаршала Б. П. Шереметева, что унтер-офицер Семеновского полка, родом немец, исчез из лагеря. Боясь, что перебежчик может рассказать врагу о русском лагере, Петр I созвал военный совет и пересмотрел составленный ранее план боя. В частности, этот план предусматривал участие в битве полка новобранцев, одетых в мундиры серого сукна. Узнав это, шведы могли нанести главный удар именно по этому полку и прорвать здесь линию русских войск. Петр I приказал испытанным в боях солдатам Новгородского полка отдать свои мундиры новобранцам, а самим надеть серые мундиры. Эта предосторожность оказалась не лишней.

В то же утро собрал свой военный совет и Карл XII. Продуманного плана битвы у шведов не было.

26 июня Петр I проверил, как подготовлено к бою поле сражения. Русские войска состояли из 50 батальонов пехоты, 11 драгунских полков и казаков, имели 72 орудия. Общая численность русских не превышала 42 тысяч человек. Шведов было более 30 тысяч. Центр русского войска занимала пехота фельдмаршала Шереметева, командовавшего всеми войсками. На передовой позиции стояла русская конница. На поле боя были сооружены редуты с артиллерией.

Редуты начали сооружать по приказу Петра I еще 24 июня. Сперва возвели шесть редутов вдоль линии фронта. Затем стали строить четыре редута поперек первой линии укреплений, «в линию к неприятелю», с тем чтобы во время боя наступающее шведское войско «разрезать надвое». Но к утру 27 июня два из них не были закончены. Редуты, впервые примененные русскими здесь, под Полтавой, вынуждали противника тратить много сил на их захват или на прорыв между ними.

В полдень на сторону русских перешел поляк, сообщивший о намерении шведов выступить 27 нюня. Русские немедленно начали готовиться к битве. «Знайте, русское воинство, — гласил приказ Петра I, — что настал час, который должен решить судьбу Отечества, оно или погибнет или возродится и станет могущественным. И не должны вы помышлять, что сражаетесь за Петра, но за государство, Петру врученное, за род свой, за народ всероссийский… А о Петре ведайте, что ему жизнь недорога, только бы жила Россия, ее слава и благосостояние».

Выступила конница, построилась пехота, захлопотали у своих орудий артиллеристы. Протяжно звучали трубы и рожки, грохотали барабаны, слышались команды, в воздухе реяли знамена. Через час Петр I начал объезд войск, и прежде всего гвардейских полков. Он говорил о наглости Карла, который уже назначил шведского генерал-губернатора Москвы, призывал солдат и офицеров постоять за оскорбленную честь России, дать «добрый отпор неприятелю», заявлял, что трусы «почтутся за нечестных и из числа людей исчисляемы не будут и таковых в компании не принимать». Выступая в дивизии генерала Алларда, где было много украинцев, он звал их к «доброму подвигу», «дабы неприятель не исполнил воли своей и не отторгнул бы толь великознатного малороссийского народа от державы нашей, что может быть началом всех наших неблагополучий». Солдаты и офицеры отвечали громовым восторженным «ура».

Шведы первыми напали на русских. Вот как воссоздал эту картину А. С. Пушкин в своей «Полтаве»:

Шведы шли четырьмя колоннами пехоты, за которыми двигались шесть колонн конницы. Они бросились на конницу Меншикова и овладели двумя недостроенными редутами. Завязалась кавалерийская рубка. Эскадроны русской конницы проявили исключительную храбрость и отбили у шведов четырнадцать знамен. Первым русским трофеем было шведское кирасирское знамя, взятое в бою каптенармусом Нижегородского драгунского полка Авраамом Антоновым.

Но одна конница не могла выдержать напора всего шведского войска. По приказу Петра I она стала отходить вправо от редутов, чтобы дать возможность и время вступить в сражение русской пехоте. Этим маневром конница втягивала шведов в глубь русских позиций, и, когда пехота Левенгаупта подошла к редутам, 72 русские пушки с короткой дистанции открыли по противнику убийственный огонь картечью.

Понеся большие потери, шведы начали отступать. При этом отряды Шлиппенбаха и Рооса, состоявшие из нескольких десятков эскадронов и шести батальонов пехоты, оказались отрезанными от своих главных сил. Меншиков с пятью батальонами пехоты и пятью полками конницы атаковал отрезанный отряд неприятеля и разбил его наголову. Генералы Шлиппенбах и Роос были взяты в плен. Шведы утратили инициативу. Установилось временное затишье. Но это было затишье перед бурей. Начиналась «генеральная баталия».

После разгрома Шлиппенбаха русская пехота была выведена из укреплений и построена в центре войск в две линии под начальством Шереметева. На флангах расположилась конница. Петр объезжал полки, давал приказания и советы, беседовал с солдатами и офицерами, шутил с одними, подбадривал других. Он говорил: «За отечество принять смерть весьма похвально, а страх смерти в бою вещь всякой хулы достойна».