Всі ці приготування ідуть у гарячковому поспіху і зовсім явно, бо цар увесь час пересвідчений, що вони спрямовані проти шведів. Надмірно обережний Мазепа наказує навіть священикам відправляти богослужіння у всіх церквах за перемогу Петра. Цей останній спосіб минувся вже з метою, яку поставив собі український Макіявель. Народ був спантеличений. Його порив до свободи ослаблений, зломаний; коли прийде хвилина діяльного виступу, народ цей перед нежданою зміною фронту свого гетьмана лишиться пасивним, збитим зі шляху і пантелику. Народна душа проста. Не можна підходити до неї занадто мудро, коли хочемо мати вплив на неї і зворушити її до глибини.
16 вересня 1708 р. Карло XII, який непотрібно тратив стільки дорогого часу, дав наказ своїй передній стежі під проводом генерала Лягеркрони перейти кордони України; він мав зайняти Стародуб і під мурами цього міста з'єднатися з гетьманською армією. Петро зі свого боку дав наказ німецькому генералові Інфлянтові зайняти сильно цю фортецю, з огляду на її першорядне стратегічне значення. Обі армії пішли вперед, але Лягеркрона, маючи поганого провідника, збився зі шляху, прогаяв час, і російські війська з Інфлянтом його випередили.
Стародубський комендант, що був у змові, з розпукою дивився на їх наїзд, але не міг нічого іншого вдіяти, як відчинити перед ними ворота.
Кілька днів пізніше шведська армія ввійшла на Україну. Вона була немов очарована. Після сумної рівнини, самотніх озер і багнищ із трощею, непролазних литовських, білоруських і польських лісів, ця багата земля з величезними скарбами, де кожне село могло прокормити цілий полк, видалось їй новим раєм.
25 вересня 1708 р. французький амбасадор при дворі Карла XII Безенваль писав так: «Становище шведського короля на Україні козаків залежатиме від його поведінки з ними. Коли вони заявляться за ним або коли він обмежиться до домагань фуражу для себе, він дістане його від них не тільки без труднощів, але і з приємністю. Україна така багата у харчі всякого роду, яких сама не може з'їсти ані вивезти на чужину для торгівлі, що її населення має завсіди на кілька літ відповідні засоби».
Коли Мазепа почув, що Карло XII переїхав кордони України, він іще вважав необхідним перед козацькою старшиною прикидатися і був буцімто дуже розгніваний: «Сам чорт пхає його сюди. Він розвіяв усі мої плани і ще накінець стягне сюди російські війська. Ось як зруйнують і згублять нам нашу Україну».
Він хотів завсіди, щоб рішення виходили від самої козацької старшини, заляканої небезпекою. При кінці вересня шведи зайшли вперед уже так далеко, що гетьман зібрав надзвичайну раду, в якій засідав сам штаб змовників.
Він відкрив засідання дуже простою заявою: «Панове полковники, чи маю я злучитися, як мені наказує цар, з генералом Інфлянтом»?
На це відповіли йому в один голос: «Ні, ніколи! Вишли негайно послів до шведського короля, прохай у нього допомоги, нехай якомога швидше з'єднається з нами, щоб перешкодити московській армії в поході на Україну!»
Старий Ломиковський докинув: «Ясновельможний пане гетьмане! Без цього яка ж може бути надія для України і Запорозького війська? Навіщо ти все це приготовив?»
Мазепа відповів грубо: «Навіщо вам знати про всі ці справи, заки прийшов відповідний час? Довіряйте моїй совісті і моєму скромному розумові! З ними не пропадете. Дякувати Богові я сам маю стільки розсудливості, що ви всі разом».
Він давав себе довго намовляти і благати, а накінець немовби його переконали, поволі підійшов до кедрової скриньки у схованці, чудового твору якогось давнього німецького митця, і звідтам добув договір із Швецією. Запанувала велика тиша, і Орлик поволі відчитав цей пропам'ятний текст аудиторії, здивованій далекосяжною передбачливістю гетьмана. Козацька старшина закінчила засідання окликами в честь України і Мазепи. А він, як таємний маг, поринав у задумі.
Коли шведи ввійшли на Україну, поводились дружньо. Шанували мешканців і платили золотом за реквізиції. Зате російський генерал Інфлянт, вірний традиційній російській тактиці, залишав перед приходом Карла пустиню, проганяючи селян, віддаючи на поталу вогню села, млини і найменші селитьби. Мешканці з околиці Стародуба, перші жертви російського наїзду, втікли з жахом і поширили по всьому краю новину, що москалі хотять знищити Україну. Коли ж кілька міст відчинило свої ворота шведам, москалі ще більше розлютились, почали зневажати і бити козацьких старшин, яких підозрівали у зраді.
Для Мазепи не було вже вороття. Якщо він завагався би перед здійсненням свого плану, його були би зложили з гетьманського уряду, були би доручили війну проти царя новому гетьманові.
В останній хвилині нещасливий випадок дав нагоду росіянам відкрити всю правду. Один польський шляхтич, який приїхав на Україну з відозвами Карла XII, попав в руки одного московського відділу. Коли його перетрусили, знайшли при ньому лист Понятовського, посла Станіслава Лєщинського при Карлі XII, до Мазепи, де цей дипломат прохав Мазепу випустити на волю його брата, полоненого на Україні. 12 жовтня генерал Інфлянт взяв на муки цього поляка. Посланець, не маючи сил видержати мук, признався, що йому доручили повідомити Мазепу про наступ шведів і попрохати його вийти їм назустріч з усією своєю армією. Росіяни не вірили цьому і переслали гетьманові копію зізнань цього посланця. Одночасно просили його, щоб він все ж таки до них приєднався.
Мазепа уживав нових способів, щоб затягати справу: ватаги грабіжників, які він сам піддержував, появились скрізь і він казав, що не може залишити Україну на поталу.
Цар, мало задоволений такою відповіддю, повторив свій наказ ще раз, дуже гостро. Гетьман передав його до відома змовників, які благали його, щоб не слухав: «Коли ти підеш з царем, казали вони, погубиш Україну і себе».
Міністри Петра почали дивуватися, але не мали ще сміливості довірити своєму панові своїх підозрінь. Адже саме тоді приймав він у своєму головному штабі у Смоленську висланця від Мазепи. Гетьман складав цареві побажання за його перемогу у Лєснім над Лєвенгавптом, який саме йшов з армією від Балтійського моря на допомогу Карлові XII. Він пересилав йому як дарунок 2000 дукатів і прохав його потвердити купно маєтків, придбаних для себе у Московщині. Як же ж можна було повірити у зраду людини, що купувала маєтки у державі свого завтрашнього ворога?
31 жовтня Петро, рішивши перебрати на Україні команду над своєю армією, прохав Мазепу, щоб допоміг йому своєю радою. На це він дістав таку відповідь: «Хоча я хворий і зломаний, все ж таки поїду, навіть якби смерть мала мене надибати в дорозі». Одночасно гетьман зібрав свою раду, поділився з нею своїми побоюваннями та підозрілими намірами царя, зверненими проти нього і народу, і давав себе піддержувати у своєму спротиві. Находився він тоді у своїм домі у Борзні на Чернигівщині, недалеко Батурина.
Швидко після цього з'явився там висланий від царя Протасієв, що походив з давньої і високої шляхти. Він побачив, що Мазепа лежить у ліжку, при смерті, уже запричащений київським митрополитом. Смерть нависла над ним, і московський висланець повідомив Головкіна про невідхильну смерть гетьмана і про те, що треба буде приготовити вибір нового гетьмана.
Ледви він відійшов. Мазепа зістрибнув з ліжка і, відкинувши покривало, бадьорий і всміхнений віднайшов свою силу й ясну думку. Він повідомив негайно графа Піпера, що з утіхою зустріне прихід шведської армії і приготовив потрібні та довгі інструкції про те, як облегшити його передній стежі перехід Десни; на цьому документі не було ані підпису, ані печатки.
Одночасно він написав до Головкіна: «Моя душа недалека воріт могили. Від десяти днів нічого не їм і не сплю. Моя єдина надія в Найсвятіших Тайнах, які прийняв від митрополита».
В околиці Стародуба москалі і шведи взаємно приглядалися собі; московська кіннота під проводом Меншикова відійшла і висилала стежі на Україну між Стародубом і Черниговом, її комендант вибрав собі на головну квартиру мале містечко, де ждав на Мазепу; та на його місце прийшов туди Войнаровський, адже гетьман доживав останніх хвилин від приступу апоплексії.