В 1709 году под Полтавой произошла решающая битва со шведами. Петр сам повел свои войска и участвовал в сражении наравне со всеми, как и шведский король Карл XII. Раненный в ногу король сидел в качалке, которую возили по всему полю битвы. Царя Петра пули обходили стороной: одна попала ему в шляпу, другая прострелила седло, а третья задела золотой крест, висевший у него на груди. Он скакал на коне по полю сражения, подбадривал и воодушевлял солдат. Тогда он и произнес свои знаменитые слова: «Вы сражаетесь не за Петра, а за государство, Петру врученное… а о Петре ведайте, что ему жизнь не дорога, только бы жила Россия, слава, честь и благосостояние ее!»
Полтавская битва имела огромное значение для утверждения России как сильной державы. Страна навсегда закрепила за собой выход к Балтийскому морю. До сих пор презиравшие Россию европейские державы отныне должны были считаться с ней и относиться как к равной.
Шведы были еще сильны, в первую очередь за счет своего флота. Но Гангутская победа русских 27 июля 1714 года изменила соотношение морских сил на Балтике. Отбросив шведский флот, русские моряки вышли в Балтийское море. Шведский флот, понесший большие потери, 28 июля оставил позиции у Гангута и ушел к Аландским островам. Это была первая крупная победа молодого русского флота над сильнейшим противником. При помощи флота, вышедшего на морской простор, русские овладели всей Финляндией и смогли перенести военные действия на территорию Швеции. Со времени Гангутского сражения русский флот стал господствующим на Балтике. Россия прочно укрепилась на Балтийском побережье.
В 1721 году был наконец заключен Ништадтский мирный договор, положивший конец Северной войне. За эту победу Петр I получил титул «Отца Отечества, Императора Всероссийского, Петра Великого».
Уже после Полтавского сражения наступил перелом в войне и царь смог больше внимания уделять внутриполитическим делам.
Петр I понимал необходимость преодоления технической отсталости России и всячески способствовал развитию русской промышленности и торговли, в том числе внешней. Было построено много новых заводов и фабрик, возникли новые отрасли промышленности. К концу царствования Петра в России насчитывалось около 200 мануфактур: металлургические и металлообрабатывающие, полотняные, суконные, стекольные, шелковые и т. д. Страна освободилась от необходимости ввозить ряд промышленных изделий из-за границы. К концу первой четверти XVIII века Россия сама стала вывозить железо за границу. Западноевропейские купцы закупали в России также изделия парусно-полотняных мануфактур.