Коли на світанку приспів Меншиков з десятьма тисячами піхотинців і кіннотників, Левенгаупт вступив з ним у переговори, щоб виграти час, і затягнув розмови до полудня. Коли ж він переконався, що королю вже не загрожує небезпека, капітулював. Умови капітуляції були дуже важкими. Козаків узагалі не включили в ці умови. Меншиков не хотів розглядати козаків як рівноправних противників. Шведський генерал Левенгаупт негідно відрікся від товаришів по зброї. Козаки кидалися в дніпрові хвилі, воліючи загинути, ніж опинитися в руках ворога. Декому пощастило врятуватися. Однак частина козаків і ще 500 запорожців, раніше захоплених у полон, були за наказом царя замордовані. Французька газета, повідомляючи про ці події, писала 21 вересня 1709 р.: «Немилосердний цар був спрагнений української крові».

Царська кіннота переправилася через Дніпро й продовжувала погоню. Виснажлива подорож утікачів пролягла через Звединівку, Решетилівку, Полтавку, Піски, Федорівку, а потім «Диким полем», на південний схід, через безмежний одноманітний степ, спустошений і обезлюднений. Мазепа, фізично дуже ослаблений, але сильний духом і твердою волею, був проводирем через пустельні степи, які він добре знав. Взагалі, певною мірою завдяки його розумові та знанням Карл XII після Полтавської катастрофи зміг уникнути полону й дістатися до турецьких володінь.

Шлях утікачів через пустельний степ був дуже тяжким: не вистачало їжі й води, виснажувала спека, вогнем пекло сонце. Шведські солдати — люди з півночі — в таких умовах були менш витривалими, ніж запорожці. Вони так перевтомлювалися, що засинали на ходу й падали уві сні з коней. 17 липня втікачі дісталися Південного Бугу. Царські кіннотники, очолені Волконським, наступали їм буквально на п'яти. З великими труднощами 19 липня втікачі добули човни, але в недостатній кількості, хоча й заплатили за них чимало золота. Запорожці були керманичами великого човна, де розташувалися Карл XII, Мазепа та їхнє найближче оточення. Козаки переходили річку плавом, тримаючися за хвости коней. Шведів чимало затонуло, коли вони пробували з кіньми переплисти річку. Ті з козаків, які не встигли переправитися, сховалися в степу. Потім, перепливши річку в іншому місці, приєдналися до гетьмана. Близько тисячі шведів залишилися на лівому березі Бугу й потрапили, в полон, їх відправили до Переволочної.

Від Очакова шведи й козаки попрямували до Бендер. Цілий тиждень долали цей шлях у сто кілометрів через степ, висушений нестерпною спекою. Карл XIІ і Мазепа відправили кожний своїх послів до турецького султана і кримського хана. У Бендерах короля чекав царський посол, який від імені Петра І пропонував Карлу ХІІ мир і домагався голови Мазепи. Король з обуренням відкинув пропозиції царя. Карл XII і надалі рішуче відкидав настирливі цареві домагання про видачу гетьмана.

Як свідчать сучасники, Петро І на саму згадку про Мазепу впадав у приступи такої нестримної скаженості й люті, що наводив жах на своє оточення. Агенти царя весь час намагалися підкупити за великі гроші турецьких правителів, аби ті видали Мазепу. Цю вимогу Петро І виклав і у своєму листі до голови турецького уряду — великого візиря, переданому царським послом у Константинополі. Великому муфтію за сприяння в цій справі пропонували 300 тисяч талерів — величезні для того часу гроші.

На захист Мазепи перед турецьким урядом виступив посол Карла XII в Константинополі Найгебавер. Він передав великому візиру меморандум, в якому, між іншим, зазначалося: «козаки не є підданими царя, бо тільки прийняли його дуже далеку опіку, тому-то вони мали повне право виступити збройне проти гніту, який зовсім не приховував свого наміру, щоби знищити козацькі вольності».

Турки залишилися вірними заповітові свого Корану — не видавати втікачів, які шукають у них охорони, й не віддали старого гетьмана на люту помсту жорстокого царя. Першого серпня Мазепа прибув до Бендер, де його з королівськими почестями прийняв турецький генерал-губернатор і повідомив про рішення султана, котрий до того ж наказав ставитися до гетьмана з великою пошаною.

Мазепа два місяці прожив у своєму домі у Варниді, передмісті Бендер. Моральні й фізичні випробування остаточно підірвали його здоров'я. Життя відходило від нього. Він поволі згасав. Дбав про нього всі ці останні дні небіж Войнаровський, який жив у сусідній кімнаті. Часто просиджував з Мазепою вірний Пилип Орлик, якого Мазепа хотів зробити спадкоємцем своєї ідеї. Він передав йому свій політичний заповіт. Відвідував гетьмана й Карл XII.

Наприкінці вересня з міста Ясси привезли православного священика. Мазепа висповідався. Потім він уладнав свої справи щодо майна. Йдеться про двоє боченят, наповнених золотими дукатами, а також два мішечки з коштовностями, а головне — про скриньку з паперами, яку все своє життя марно шукав Петро. Для цієї справи, за проханням Мазепи, Карл XII прислав 29 вересня шведського комісара Сольдана — знавця слов'янських мов, який і раніше полагоджував ділові справи українців у головному штабі шведів. Мазепа довірив йому розпорядитися паперами і майном і впорядкувати передсмертний заповіт. Сольдан залишив спогади про останні дні гетьмана України, який іще мав сили жартувати щодо своєї долі, порівнюючи її з долею Овідія, поета-вигнанця стародавнього Риму, котрий помирав у тих самих краях.

Першого жовтня увечері Мазепа втратив пам'ять і майже добу тривало його марення. Він кликав свою матір, говорив про битви. О четвертій годині прийшов попрощатися зі своїм союзником і другом шведський король, а з ним і офіційні представники Англії та Толландаї.

Від полудня другого жовтня навколо гетьманського дому почали збиратися люди — шведи, поляки, турки, найбільше ж було козаків. У тривожному мовчанні стояли вони весь час, навіть коли розпочалася й довго тривала буря й страшенна злива.

О десятій годині вечора 2 жовтня 1709 р. Іван Мазепа відійшов. На порозі дому з'явився Орлик і сповістив: «Панове козаки, ясновельможний пан гетьман Іван Мазепа вмер». Всі впали навколішки й перехрестилися. Із бендерської фортеці почали бити гармати.

В останню путь великого гетьмана України Івана Мазепу провели урочисто і з печаллю. Похоронну процесію відкривали шведські фанфари та козацькі сурми, що грали навперемінно. За ними козацька старшина несла ознаки гетьманської влади: булаву, оздоблену самоцвітами, прапор і бунчук. Труну, вкриту малиновим оксамитом із золотим шиттям, везли на возі, запряженому шестернею, на яких їхали козаки з піднесеними вгору шаблями. За домовиною йшли шведський король зі своїм почтом і уповноважені при ньому іноземні посли, а також представники султана, молдавський і волоський господарі. За ними їхали верхи на конях Орлик і Войнаровський, козаки. Далі з опущеною зброєю й похиленими прапорами — королівські трабати у барвистих одностроях і яничари в білому. За стародавнім звичаєм голосили українські жінки. В останніх рядах юрбою йшли вірмени, цигани, татари і поляки.