Меншыкаў адыграў вялікую ролю ў Палтаўскай бітве (27 чэрвеня (8 ліпеня) 1709), дзе камандаваў спачатку авангардам, а затым левым флангам рускага войска. Яшчэ да ўводу ў бітву галоўных сіл ён разграміў атрад генерала Шліпенбаха, узяўшы апошняга ў палон. У момант сутыкнення войскаў абрынуўся на корпус генерала Роса, рассеяўшы яго, што шмат у чым абумовіла перамогу рускага войска. За час бітвы пад Меншыкавым было забіта тры коні.