В такой сложной для русского войска обстановке на выручку осажденным в Нарве прибыло подкрепление во главе с Карлом XII (8 тысяч солдат и офицеров, около 40 орудий). К этому времени русские войска были построены в одну линию. В центре располагалась дивизия Н.Ю. Трубецкого, правое крыло составляла дивизия А.М. Головина и гвардейские полки Семеновский и Преображенский. На левом фланге боевого построения находилась дивизия А. А. Вейде и поместная конница Б.П. Шереметьева. Боевой порядок не имел глубины и резерва. Единственный мост через реку Нарову находился за войсками правого крыла.
Шведский полководец намеревался сосредоточенными силами нанести мощные удары по центру боевого порядка русских, рассечь его на две части и уничтожить. Численное превосходство оставалось на стороне русских, но по боевому опыту они не могли сравниться со шведской армией. В русской армии только два полка Преображенский и Семеновский принимали участие в Азовских походах, остальные же впервые участвовали в боевых действиях. Ко всему прочему, крайне плохо обстояло дело снабжения артиллерии боеприпасами. Когда 6 ноября 1700 года на Военном Совете был поставлен вопрос о выполнении артиллерией намеченных задач, то выяснилось, что ядер и пороха мало, бомб не хватало; поэтому из мортир можно было стрелять только каменными ядрами. Снаряды для пушек не подходили по калибрам. Их тут же с трудом откалибровали кружалами[6] и подготовили всего по 100 снарядов на орудие. Сосредоточенная материальная часть артиллерии под Нарвой находилась в крайне хаотическом состоянии.
По этим же причинам действия артиллерии, возглавляемой А.А. Имеретинским, были неудачными. 19 (30) ноября 1700 года вместе с петровской армией она наголову была разгромлена Карлом XII. Наибольшим уроном следует считать то, что на поле боя была оставлена почти вся артиллерия. Русские войска прекратили сопротивление и капитулировали.
Шведы, в нарушение данного Карлом XII слова пропустить с оружием, артиллерией и знаменами русские войска, отступающие от Нарвы, пленили 79 русских генералов, штаб- и обер-офицеров, в числе которых оказался и начальник артиллерии петровской армии – А.А. Имеретинский. Однако и в плену до 1710 года за ним сохранялся титул генерал-фельдцейхмейстера и он получал половинное по этому званию жалование – 720 рублей в год.