9 августа 1700 г., объявив Швеции войну, русские войска направились к северо-западным границам. Петр хотел сначала захватить две крепости — Нарву и Нотебург (древний русский город Орешек), чтобы дальше успешно вести военные действия. 22 августа русские войска выступили в поход под Нарву. Всего собралось 35 — 40 тысяч воинов. Во время осады Нарвы пришло известие, что Карл XII высадился с большим войском в Пернау. Первая осада Нарвы, как и первая осада Азова, окончилась неудачно. Один из иностранцев, служивший в русском войске, сбежал в осажденный город и предал Петра. Карл XII смело напал на русский лагерь, и Борис Петрович Шереметев отступил. Много русских воинов утонуло в реке Нарве. Главнокомандующий русскими войсками генерал герцог де Кроа (Круи) позорно сдался шведам в плен. Только два полка — Преображенский и Семеновский — отошли организованно.

21 ноября Карл XII с торжеством вступил в Нарву, куда были отправлены 79 человек знатных русских пленных, в том числе 10 генералов.

Между тем слух о нарвской битве разнесся по всей Европе, превозносили 18-летнего победителя. Чеканили монеты с изображением Карла, слагали стихи. Были также отчеканены медали, на которых изображали плачущего Петра. Война стала целью Карла XII.

Но Петр не бросил оружия и не плакал, как его изображали на медалях. Царь с еще большей энергией принялся укреплять войско и крепости. Работа закипела в Новгороде, Пскове, Печорском монастыре. 23-тысячное войско сохранилось от нарвского поражения. Князю Борису Алексеевичу Голицыну было поручено набирать новые силы. Сформировали 10 драгунских полков, по одной тысяче в каждом. Петр приказал перелить церковные колокола на пушки, так как артиллерия была потеряна у Нарвы. Орудия готовил думный дьяк Андрей Андреевич Виниус. В 1701 г. русская артиллерия располагала 300 орудиями.

Тем временем Карл XII внезапно напал на саксонцев войска Августа II у Риги, те потеряли артиллерию, лагерь и две тысячи воинов. Таким образом, шведский король одержал очередную блестящую победу, но теперь уже не над русскими, а над их союзниками. Кард XII задумал низложить с польского престола Августа II.

В июне русские войска захватили два корабля шведов (из семи), скрытно проникших в Архангельск под английскими и голландскими флагами.

29 декабря 1701 г., Борис Шереметев нанес крупное поражение шведам в Прибалтике: 3 тысячи шведов полегли на месте битвы, 350 человек были взяты в плен. Русские потеряли около одной тысячи воинов. Нарва была отомщена. Первую победу над шведами торжественно отметили в Москве. Шереметев получил звание генерал-фельдмаршала, орден Св. Андрея Первозванного и свой портрет, усыпанный бриллиантами.

В июле 1702 г. Шереметев с 30-тысячной армией, действуя в Прибалтике, двинулся против армии шведского генерала Шлиппенбаха, у которого было 8 тысяч человек. 18 июля шведы потерпели сокрушительное поражение, потеряв около 5,5 тысячи убитыми и 300 пленными. Русские захватили всю артиллерию противника, потеряв в бою лишь 400 убитых и столько же раненых. Кроме того, Шереметев взял города Вольмар и Мариенбург. 11 октября пал город Нотебург. Петр его переименовал в Шлиссельбург — ключ-город. Это был ключ к Балтийскому морю. 1 мая 1703 г. сдалась крепость Ниеншанц, которая стояла в устье Невы.

16 мая 1703 г. на одном из островов устья Невы застучали топоры: здесь рубили деревянный городок. Этот городок был Санкт-Петербург (название было дано в честь Св. Петра).

В то время как Петр обосновывался на Неве, его войска отвоевывали старые русские города, которые «швед завел за себя». В конце мая Шереметев занял Копорье, Ям (Ямбург). В конце августа его войска вторглись в Прибалтику. В результате рейда Шереметева по Прибалтике ряд городов оказался взятым русскими войсками. Шведский генерал Шлиппенбах бежал без оглядки.

У Финского залива, в будущей новой столице России Санкт-Петербурге, строили укрепления, поджидая шведов. Петр проявлял бурную деятельность. Он посетил Воронеж, Москву, другие города. Но его мысли были о Санкт-Петербурге. Весна 1704 г. застала царя именно там. Петр снова задумал покорить Нарву и Дерпт (который был основан великим князем Ярославом Мудрым и назван Юрьев). 30 апреля Шереметев получил приказ двинуться для осады Дерпта. В боях за этот город участвовал и Петр. 13 июля город сдался. Другое русское войско под руководством генерала Георга Огильви осаждало Нарву. 9 августа город был взят штурмом. 16 августа русским сдался Ивангород. Окончание счастливого 1704 г. Петр отметил в Москве.

Пока войска Карла XII «увязли» в Польше, Россия овладела Ингрией, основала порт в устье Невы, взяла Дерпт и Нарву, опустошила Лифляндию и Эстляндию.

Между тем Карл XII «гулял» по Польше. 11 мая 1702 г. он вступил в Варшаву. В июле этого же года Карл нанес поражение войскам Августа под Клишовом. Затем шведы заняли Краков.

В январе 1704 г. польский сейм отстранил Августа II от престола. Под нажимом Карла XII польским королем был избран Станислав Лещинский — молодой, приятной наружности человек. Он был честен, подвижен, отлично образован. Но у Лещинского не было главного — твердого характера и выдержки.

Россия должна была спасать Польшу от полного подчинения ее шведам. 19 августа 1704 г. был заключен союз России и Польши против общего врага — Швеции. Царь послал польскому королю Августу II под его команду 12-тысячное войско. Выдал ему на 1705 г. 200 тысяч рублей, или 2 млн. польских злотых, на содержание польского войска, которое должно было состоять из 26 тысяч человек пехоты и 22 тысяч конницы. Также к королю прибыло 11 вспомогательных русских полков под командованием князя Дмитрия Голицына. Казацкие отряды возглавил наказной гетман Данила Апостол. С помощью русских войск поляки освободили Варшаву.