Peeter I oli kindlalt otsustanud saavutada vaba tee Euroopasse – selle all mõtles ta Venemaa läbipääsu Läänemerele. Seepärast algas 1700. aastal Põhjasõda, mis kestis aastani 1721 ja lõppes Uusikaupunki rahuga.

Peeter lõi ühtse struktuuriga, relvastuse ja vormiriietusega regulaararmee, mis formeerus pikaleveninud ja kurnava Põhjasõja käigus.

Esimesel Narva piiramisel (1700) sai Venemaa palju väiksema Rootsi väe käest hävitavalt lüüa. Narva all saadud õppetunnist taipas Peeter, et võidu saavutamiseni läheb aega ja selleks on vaja kaasajastada sõjavägi. 1701 asutati suurtükiväekool. Võeti kasutusele uued vormirõivad ja hakati järgi tegema Lääne-Euroopa püsse. Juba aasta pärast Narva lahingut tootis Venemaa rohkem suurtükke kui Rootsi. Moodustati uued polgud, mis õpetati välja Lääne-Euroopa eeskujul. 1702 hakkas Vene vägi Rootsi oma juba võitma. Mais 1703 vallutati Neeva suudmeala ning saadi juurdepääs Soome lahele. 1704. aastal vallutasid venelased Peetri kõige aktiivsemal osavõtul Tartu ja Narva.

„See sõda on mulle raske mitte sellepärast, et ma kardaksin rootslasi“ sõnas Peeter „vaid sellepärast, et valatakse nii palju kristlaste verd; kui tänu Hollandi ja kõrgete liitlaste vahetalitusele Rootsi kuningas kalduks rahu sõlmima, siis ma annaksin liitlaste käsutusse ühise vaenlase (Prantsusmaa) vastu 30 tuhat oma parimat sõdurit.“

Rootslaste viimane tugipunkt Baltimaadel oli Tallinn. Katkuepideemia käes vaevlev Riia ja Liivimaa aadel olid alistunud 4. juulil 1710 ja 12.augustil andis Pärnu garnison lahinguta alla. 29.septembril 1710 alistus sõja ja haiguste tõttu imepisikeseks jäänud Tallinna garnison ja Eestimaa aadel Vene vägedele, kapitulatsiooniakt kirjutati alla Harku mõisas. Kohaliku aadli ja ülemkihtide enda poole võitmiseks säilitas Peeter kõik nende privileegid ja taastas isegi need, mis rootslaste poolt eelmise sajandi lõpul olid likvideeritud.