Svenskarna kunde med sin rygg skyddad vända sig mot sin tredje motståndare, Sachsen-Polen. Den svenska armén tog vinterkvarter i trakterna runt staden Dorpat, där Karl XII satte upp sitt huvudkvarter i det mer eller mindre förfallna slottet Lais. Han bodde i slottet och dess omgivande gårdar från december 1700 till mitten av maj efterföljande år, då förstärkningar från Sverige anlände. Karl XII och hans armé marscherade söderut till Riga under juni 1701 och fördrev den sachsisk-ryska armén i slaget vid Düna den 9 juli. , där Warszawa och Krakow erövrades och August den starke besegrades i slaget vid Kliszów 1702. Karl XII besegrade Adam Heinrich von Steinaus armé i slaget vid Pułtusk våren 1703, och efter en tids belägring erövrade han staden Thorn. August var vid denna tid redo att sluta fred med Sverige, men Karl XII ansåg att han kunde få ett större inflytande i Polens inre angelägenheter genom att avsätta August och placera en allierad kandidat på den polska tronen. År 1704 kröntes Stanisław Leszczyński till ny polsk kung och fred slöts mellan Polen och Sverige i november 1705, vilket tvingade August att inleda nya krigsrörelser i Polen vid Rysslands sida (ett fördrag slöts i Narva mellan August och Peter I under sommaren 1704). Det av detta resulterande inbördeskriget i Polen (1704–1706), och fälttåget mot Grodno (1705–1706) slutade med en förlust för August. Efter Rehnskiölds seger i slaget vid Fraustadt den 3 februari 1706, gick Karl XII in i Sachsen och tvingade August att avstå den polska tronen och erkänna den nya ordningen i Polen genom freden i Altranstädt.