1700 года войска Саксонии осадили Ригу, но успеха саксонские войска не добились. В августе того же года датский король Фредерик IV начал вторжение в Голштейн-Готторпское герцогство на юге страны. Однако войска 18-летнего шведского короля Карла XII неожиданно высадились под Копенгагеном. Дания была вынуждена заключить Травентальский мирный договор и отказаться от союза с Августом II (о союзе с Петром тогда еще не было известно, так как Россия не начала военных действий). Затем шведские войска появляются под Ригой и снимают ее осаду.
Разбив армию Августа II под Ригой, Карл XII в ноябре 1700 года с 32-тысячной армией при 37 полевых орудиях неожиданно появился под Нарвой, которую осаждало 34-тысячное русское войско при 40 полевых и 105 осадных орудиях. В самой Нарве находилось 2 тыс. солдат и 4 тыс. вооруженных горожан при 400 крепостных орудиях. 30 ноября между обеими армиями произошло сражение под Нарвой. Ранним утром шведская армия под прикрытием метели и тумана неожиданно атаковала сильно растянутые русские позиции. Карл создал две ударные группы, одной из которых удалось прорваться в центре. Многие иностранные офицеры во главе с командующим русской армией де Кроа (Петра I в это время не было под Нарвой) перешли на сторону шведов. Измена командования и плохая выучка солдат привели к панике в русских частях. Они начали беспорядочный отход к своему правому флангу, где находился мост через реку Нарву. Под тяжестью людских масс мост рухнул. На левом фланге конница воеводы Шереметева, увидев бегство других частей, поддалась общей панике и бросилась через реку вплавь. Но в этот критический момент положение спасли гвардейские полки – Семеновский и Преображенский. Они отразили натиск шведов и прекратили панику. Постепенно к семеновцам и преображенцам присоединились и другие части. Завязался упорный бой у моста, в течение нескольких часов шведы не могли взять его. Лишь наступившие сумерки прекратили бой. Начались переговоры. Стороны заключили соглашение, по которому русские получали право свободного пропуска домой, но оставляли противнику всю свою артиллерию. Однако на переправе через Нарву шведы разоружили несколько соединений и взяли в плен офицеров. Русские потеряли в Нарвском сражении до 8 тыс. человек, в том числе почти весь высший офицерский состав, а также всю свою артиллерию. Урон шведов составил 3 тыс. человек.
После Нарвы Карл XII не стал начинать зимнюю кампанию против России. Он считал, что получившие нарвский урок русские не способны на серьезное сопротивление. Шведская армия выступила против польского и саксонского короля Августа II, в котором Карл XII видел более опасного противника. Шведские войска вторглись на польскую территорию и нанесли несколько крупных поражений саксонской армии. В 1701 году была взята Варшава, в 1702-м были одержаны победы под Торунью и Краковом, в 1703-м – у Данцига и в Познани. А 14 января 1704 года сейм низложил Августа II в качестве короля Речи Посполитой и избрал новым королем шведского ставленника Станислава Лещинского, который стал союзником Карла XII. Но Август II не прекратил сопротивления.
Стратегически