Задумавши поход в русские владения, Карл пропустил все лето и осень, простоявши лето в Саксонии, а осень в Польше, и двинулся в поход в Литву зимою, подвергая свое войско и стуже, и недостатку продовольствия; вдобавок он раздражал поляков, не скрывая явного к ним презрения, и без всякой пощады их обирал. Гродно было в руках русских; Карл неожиданно явился под этим городом, думая захватить в нем Петра: русский царь едва двумя часами успел уехать оттуда. Защищавший Гродно бригадир русской армии Мюлендорф, после недолгого сопротивления, впустил в город шведов, а потом, страшась наказания, передался неприятелю. Петр, узнавши, что враг его собирается чрез Белоруссию идти в московские пределы, приказал опустошать Белоруссию, чтоб шведы на пути не находили продовольствия, а сам убежал в Петербург, с горячечною деятельностью занялся укреплением его, приказывал в то же время укреплять Москву, велел даже, при первом опасном случае, вывозить все казенные и церковные сокровища на Белоозеро, делал распоряжения об укреплении других городов: Серпухова, Можайска, Твери, дал повеление жителям, под смертною казнью, не выходить из своих мест жительства и быть готовыми к осаде, приказывал гнать народ на работы для укрепления городов. Петр думал, что с весною придется отчаянным образом защищаться от неприятельского вторжения в пределы государства. Но Карл, вступивши в Литву, стал в местечке Радошковичах и простоял там четыре месяца. Не ранее июня выступил он по пути в Россию на Березину. Там русские, под командой Шереметева и Меншикова, берегли переправу, и 3-го июля в местечке Головчине произошла битва. Русские дрались упорно, но отступили. Шведы могли хвалиться победою, но им она стоила дорого. Положение русских, однако, становилось затруднительным потому, что они не знали, по какому направлению пойдет Карл: на север или на юг, в Смоленск или в Украину? Карл прибыл в Могилев, простоял там около месяца, дожидаясь генерала Левенгаунта с его корпусом в 16000 чел. из Лифляндии. В августе, не дождавшись Левенгаупта, шведский король выступил, перешел Днепр и двинулся к р. Соже. Русские думали, что он идет на Смоленск. Действительно, Карл шел на север ко Мстиславлю и 29-го августа встретился с русским войском у местечка Доброго. Сам царь участвовал в битве; русские и здесь остались в потере. Карл пошел за ними вслед, имел еще одну стычку с русскими и остановился. Ему оставалось подождать Левенгаупта, который был уже у Шклова, и потом действовать против русских, усиливши свое войско; но Карл 14-го сентября внезапно повернул назад и направился к Украине. Русские не преследовали его и обратили все силы на Левенгаупта. При местечке Лесном, 28-го сентября, русское войско под предводительством Меншикова, в присутствии царя, вступило в кровопролитную битву ночью. Левенгаупт был разбит наголову (до 8000 тысяч шведов было убито; 2673 чел. взято в плен с пушками и знаменами); Левенгаупт успел привести к королю только 6700 человек, и то без всяких запасов.
Карл шел в Украину с большими надеждами. Малороссийский гетман Иван Мазепа вступил с ним в тайный договор, и его тайная присылка к королю с просьбою идти скорее была, как говорили, причиною внезапного поворота королевского. Ни Петр, ни его государственные люди никак не ожидали измены тогдашнего малороссийского гетмана, бывшего одним из самых любимых и доверенных людей у русского государя. Петр ценил его ум, образованность, преданность видам своего государя, наделял его богатствами и отличиями. Мазепа был второй из получивших учрежденный Петром орден Андрея. Но тогдашнее положение Малороссии делало естественным такое явление. С самого Богдана Хмельницкого эта страна находилась в постоянном колебании.
Уступая тяжелым обстоятельствам, малорусс поневоле клонил голову то перед ляхом, то перед «москалем», то перед турком, а в душе не любил никого из них: его заветным желанием было прогнать их всех от себя и жить дома на своей воле. Это между тем было невозможно не только по обстоятельствам, извне влиявшим на Малороссию, но по причине внутренней безладицы, мешавшей всем помыслам и стремлениям направиться к одной цели. Казацкие старшины и вообще люди, у которых горизонт политических воззрений был шире, чем у простолюдинов, пропитаны были совсем иными понятиями, чем какие господствовали у великоруссов. Они чуяли, что русская самодержавная власть посягнет на то, что в Малороссии называлось казацкою вольностию. Уже со стороны великорусских важных лиц делались зловещие намеки на необходимость поставить Малороссию на великорусский образец. По поводу постройки Печерской крепости в Киеве, стали отрывать казаков от хозяйственных занятий и гонять на земляные работы, а великорусские служилые люди, наводнявшие Украину, обращались с туземцами нагло и свирепо. Мазепа был человек своего времени; для него, поставленного на челе власти в своем крае, независимость Малороссии не могла не быть идеалом. При невозможности достигнуть этого идеала он, наравне со своими соотечественниками, мог только втайне вздыхать, а перед великоруссами казался верным слугою царя. Но вдруг явилось искушение и надежда достичь желанной цели. Уже не раз польские сторонники шведского короля делали Мазепе соблазнительные предложения; он их отвергал, потому что не надеялся на успех. Но когда противник Карла и союзник Петра лишился короны, и Петру приходилось теперь одному без союзников бороться с победоносным соперником, когда Петр готовился уже не расширять пределы своего государства, а защищать его средину от неприятельского вторжения, – Мазепа увлекся предположением, что в предстоявшем повороте военных обстоятельств победа останется за шведским королем, и если Малороссия будет упорно стоять за Россию, то Карл отнимет ее у России и отдаст Польше, а потому казалось делом благоразумия заранее стать на сторону Карла, с тем чтобы, после расправы с Петром, Малороссия признана была самостоятельным независимым государством. В этом смысле Мазепа стал вести тайные переговоры, но все еще колебался и не открывал своего замысла никому, кроме самых близких; когда же Карл приблизился к Украине, а Меншиков потребовал гетмана к себе на соединение с великорусскими военными силами для совместного действия против Карла, – Мазепа очутился в роковой необходимости выбирать либо то, либо другое: 24 октября 1708 года он присоединился к шведскому войску с несколькими лицами из казацкой старшины, с четырьмя полковниками и отрядом казаков; но те, которые пошли за ним, стали потом уходить от него, когда узнали, куда он их ведет.
Петр, никак не ожидавший такого события, узнал о нем 27 октября в Погребках на Десне, где наблюдал за движениями неприятеля. Он приказал Меншикову истребить дотла Батурин, столицу гетмана. Русские взяли Батурин, 1 ноября, и перебили в нем все живое с такою жестокостию, какою отличались в Ливонии и в собственной земле во время укрощения булавинского бунта. Вслед за тем Петр приказал съехаться в город Глухов, к 4 ноября, малороссийскому духовенству и старшине. Там избран был новым гетманом стародубский полковник Иван Скоропадский, а потом, угождая царю, малороссийское духовенство совершило обряд предания анафеме Мазепы с его соучастниками. После того между Карлом и Мазепою, с одной стороны, и Петром со Скоропадским – с другой, началась полемика манифестами и универсалами, обращаемыми к малороссийскому народу. Карл и Мазепа старались вооружить народ против Москвы, пугая его тем, что царь хочет уничтожить казацкие вольности, а Петр и Скоропадский уверяли малоруссов, что Мазепа имеет намерение отдать Малороссию в прежнее порабощение Польше и ввести унию. Петр приказал сложить с народа поборы, установленные гетманом Мазепою, и в своем манифесте выразился так: «Ни один народ под солнцем такими свободами и привилегиями и легкостию похвалитися не может, как народ малороссийский, ибо ни единого пенязя в казну нашу во всем малороссийском крае с них брать мы не повелеваем».
Малороссия не пошла за своим старым гетманом: интересы простонародной массы были противоположны интересам старшин и вообще богатых и значных людей казацкого сословия. Последние понимали вольность в таком смысле, чтобы привилегированный класс, вроде польской шляхты, управлял всею страною и пользовался ее экономическими силами за счет остального народа – так называемой черни, а простонародная громада хотела полного равенства, всеобщего казачества. Едва только пошла по Малороссии весть, что чужестранцы приблизились к пределам малороссийского края и гетман со старшиною переходят на их сторону, народ заволновался, стали составляться шайки – нападать на чиновных людей, на помещиков, грабить богатых торговцев, убивать иудеев, и Мазепа, задумавший со старшиною доставить Малороссии независимость и свободу, должен был сознаться, что народ не хочет такой независимости и свободы, а желает иной свободы, к которой стремление начинает грабежом и расправою над знатными и богатыми людьми. Те, которые носили казацкое звание и были отличены по правам личным и имущественным от посполитых людей или черни, быть может, пошли бы за своим предводителем, если бы у Карла были большие силы, а у Петра было их мало. Вышло наоборот: казаки увидали, что Карл пришел с малочисленным войском и трудно было ему дополнять его из далекого своего отечества, а Петр явился с ратью, вдвое превосходившею силы его соперника; войско Петра беспрестанно увеличивалось и готово было безжалостно разорять малороссийский край, если казаки станут заявлять расположение к шведам.