Штурм крепости Нотебург 11 октября 1702 года. В центре изображён Пётр I. А. Е. Коцебу, 1846

Однако Пётр, наскоро реорганизовав армию по европейскому образцу, возобновил боевые действия. Уже в 1702 году (11 (22) октября) Россия захватила крепость Нотебург (переименована в Шлиссельбург), а весной 1703 года — крепость Ниеншанц в устье Невы. Здесь 16 (27) мая 1703 года началось строительство Санкт-Петербурга, а на острове Котлин разместилась база русского флота — крепость Кроншлот (впоследствии Кронштадт). Выход к Балтийскому морю был пробит. В 1704 году были взяты Нарва, Дерпт, Россия прочно закрепилась в Восточной Прибалтике. На предложение заключить мир Пётр I получил отказ.

После низложения Августа II в 1706 и замены его польским королём Станиславом Лещинским Карл XII начал роковой для него поход на Россию. Захватив Минск и Могилёв, король не решился идти на Смоленск. Заручившись поддержкой малороссийского гетмана Ивана Мазепы, Карл двинул войска на юг из продовольственных соображений и с намерением усилить армию сторонниками Мазепы. 28 сентября 1708 года у деревни Лесной шведский корпус Левенгаупта, шедший на соединение с армией Карла XII из Лифляндии, был разбит русской армией под командованием Меньшикова. Шведская армия лишилась подкрепления и обоза с военными припасами. Позднее Пётр отмечал годовщину этой битвы как поворотный момент в Северной войне.

В Полтавской битве 27 июня 1709 года армия Карла XII была наголову разгромлена, шведский король с горсткой солдат бежал в турецкие владения.

В 1710 году в войну вмешалась Турция. После поражения в Прутском походе 1711 года Россия вернула Азов Турции и разрушила Таганрог, но за счёт этого удалось заключить очередное перемирие с турками.

Пётр снова сосредоточился на войне со шведами, в 1713 году шведы потерпели поражение в Померании и лишились всех владений в континентальной Европе. Однако благодаря господству Швеции на море Северная война затянулась. Балтийский флот только создавался Россией, но сумел одержать первую победу в Гангутском сражении летом 1714 года. В 1716 Пётр возглавил объединённый флот из России, Англии, Дании и Голландии, но из-за разногласий в стане союзников не удалось организовать нападение на Швецию.

По мере укрепления Балтийского флота России Швеция почувствовала опасность вторжения на свои земли. В 1718 году начались мирные переговоры, прерванные внезапной гибелью Карла XII. Шведская королева Ульрика Элеонора возобновила войну, надеясь на помощь Англии. Разорительные десанты русских в 1720 на шведское побережье подтолкнули Швецию к возобновлению переговоров. 30 августа (10 сентября) 1721 года между Россией и Швецией был заключен Ништадтский мир, завершивший 21-летнюю войну. Россия получила выход в Балтийское море, присоединила территорию Ингрии, часть Карелии, Эстляндию и Лифляндию. Россия стала великой европейской державой, в ознаменование чего 22 октября (2 ноября) 1721 года Пётр по прошению сенаторов принял титул Отца Отечества, Императора Всероссийского, Петра Великого:

… помыслили мы, с прикладу древних, особливо ж римского и греческого народов, дерзновение восприять, в день торжества и объявления заключенного оными в. в. трудами всей России толь славного и благополучного мира, по прочитании трактата оного в церкви, по нашем всеподданнейшем благодарении за исхадатайствование оного мира, принесть свое прошение к вам публично, дабы изволил принять от нас, яко от верных своих подданных, во благодарение титул Отца Отечествия, Императора Всероссийского, Петра Великого, как обыкновенно от Римского Сената за знатные дела императоров их такие титулы публично им в дар приношены и на статуах для памяти в вечные роды подписаны.— Прошение сенаторов царю Петру I. 22 октября 1721 года

Русско-турецкая война 1710—1713

Основная статья: Прутский поход (1711)

После поражения в Полтавской битве шведский король Карл XII укрылся во владениях Османской империи, городе Бендеры. Пётр I заключил договор с Турцией о выдворении Карла XII с турецкой территории, однако затем шведскому королю позволили остаться и создавать угрозу южной границе России при помощи части украинского казачества и крымских татар. Добиваясь высылки Карла XII, Пётр I стал угрожать войной Турции, но в ответ 20 ноября 1710 года султан сам объявил войну России. Действительной причиной войны явились захват русскими войсками Азова в 1696 году и появление русского флота в Азовском море.

Война со стороны Турции ограничилась зимним набегом крымских татар, вассалов Османской империи, на Украину. Россия повела войну на 3 фронта: войска совершили походы против татар на Крым и на Кубань, сам Пётр I, опираясь на помощь правителей Валахии и Молдавии, решил совершить глубокий поход до Дуная, где надеялся поднять на борьбу с турками христианских вассалов Оттоманской империи.

6 (17) марта 1711 года Пётр I выехал к войскам из Москвы с верной подругой Екатериной Алексеевной, которую повелел считать своей женой и царицей (ещё до официального венчания, произошедшего в 1712). Армия перешла границу Молдавии в июне 1711, но уже 20 июля 1711 года 190 тысяч турок и крымских татар прижали 38 тысячную русскую армию к правому берегу реки Прут, полностью окружив её. В, казалось бы, безвыходной ситуации Петру удалось заключить с великим визирем Прутский мирный договор, по которому армия и сам царь избежали пленения, но взамен Россия отдала Азов Турции и потеряла выход к Азовскому морю.

С августа 1711 года боевых действий не велось, хотя в процессе согласования окончательного договора Турция несколько раз угрожала возобновить войну. Только в июне 1713 был заключён Андрианопольский мирный договор, который в целом подтвердил условия Прутского соглашения. Россия получила возможность продолжать Северную войну без 2-го фронта, хотя и потеряла завоевания Азовских походов.