Švédové uskutečnili po ruských úspěších v Livonsku nový pokus o porážku Petra v oblasti Ukrajiny. Karel XII se spojil s ukrajinským kozáckým hetmanem Ivanem Mazepou. Mazepa se cítil rozčarovaný a ohrožený ze strany Petrovy dobyvačné politiky, a proto se přidal ke Švédům. Zároveň se proti caru Petrovi postavili donští kozáci, kteří povstali pod vedením atamana Kondratije Bulavina. Petr Veliký však povstání kozáků tvrdě potlačil a v bitvách u Lesné (1708) a u Poltavy (1709) se dokázal ubránit rovněž Švédům. Výsledky války tak začaly být pro ruskou stranu příznivější. Severní válka skončila roku 1721, kdy Petr Veliký k Ruské říši připojil celé území Livonska.