פיוטר רדף אחרי קרל לתוך שטחי האימפריה העות'מאנית, אך הובס בשנת 1711 ליד פרוט. למרות הפלישה, העות'מאנים השכילו לא להתערב במלחמה זרה ולא שמעו לתחנוניו של קרל להצטרף למלחמה לצידו. משסר חינו בעיני הטורקים, נאלץ קרל לצאת למולדתו. בזמן גלותו מצבה של שוודיה התערער עד מאוד וקרל לא הספיק להשלים את אשר התחיל עד למותו ב-1718 בטרם עת במצור על עיר נידחת. המומנטום הרוסי המשיך לגבור, כאשר צבאותיו הצפוניים של פיוטר השתלטו על המחוז השוודי ליבוניה (צפונה של לטביה המודרנית ודרומה של אסטוניה המודרנית), ודחקו את השוודים לאזור פינלנד. רובה של פינלנד נכבש על ידי הרוסים בשנת 1714. לאחר ניצחון בקרב גנגוט הצי הרוסי הקיסרי שלט בים הבלטי ופלישה לשוודיה עצמה הסתמנה כאפשרות מציאותית. פיוטר אף השיג את תמיכתן הצבאית של פרוסיה ונסיכות הבוחר מהנובר (שנכנסו למלחמה בעיקר כדי לקבל נתח מהסכם השלום שעתיד היה להחתם). למרות זאת, סירב קרל בעקשנותו להיכנע, ורק נפילתו בקרב בשנת 1718 אפשרה את סיום המלחמה. עד 1720 כרתה שוודיה הסכמי שלום עם כל אויבותיה, מלבד רוסיה. בשנת 1721 חוזה נישטאד סיים את המלחמה. בסיומה השיגה רוסיה את אינגריה, גוברניית אסטוניה, ליבוניה וחלק ניכר מקרליה. בתמורה, נדרשה רוסיה לשלם סכום בן שני מיליון ריקסדלר, כמו גם להשיב את פינלנד לחזקה שוודית. יחד עם זאת, הותר לצאר לספח אדמות פיניות בקרבת סנקט פטרבורג, שנקבעה כבירתו בשנת 1712.