В то время как русская армия успешно вела боевые действия, Август II терпел одно поражение за другим. После разгрома его армии под Клишовом шведы взяли Варшаву, Краков и Торунь. Войска Карла XII к концу 1704 г. установили свой контроль на значительной территории Речи Посполитой. В июле 1704 г. оппозиционно настроенная по отношению к Августу II часть польской магнатерии, объединившись в Варшавскую конфедерацию, объявила его низложенным. На польский престол был возведен ставленник Карла XII познаньский воевода Станислав Лещинский. Однако креатура Стокгольма не пользовалась широкой популярностью среди шляхты. Русский посол в Польше Г. Ф. Долгорукий доносил, что новый король «человек молодой и незнатный, кредита не имеет, так что и самые ближайшие его свойственники ни во что его не ставят».
Сторонники Августа II, создавшие еще в 1702 г. Сандомирскую конфедерацию, объявили решение Варшавского сейма недействительным и приняли решение о вступлении Польши в войну со Швецией на стороне России. В июле 1704 г. их представитель хелмский воевода Ц. Дзылынский прибыл под Нарву для переговоров, которые завершились заключением русско-польского союзного договора. Согласно этому акту в союз с Россией вступила Польша, которую Петр обязался поддерживать войсками и деньгами. Со своей стороны Август II, как король польский, должен был выставить для борьбы со Швецией 48-тысячную армию и вести войну до победного конца.
Нарвский договор был для Петра не просто очередным шагом в деле укрепления Северного союза, а явился крупным дипломатическим успехом стратегического значения. Его военно-политическая значимость скажется спустя три года в тяжелое для России предполтавское время.
Взятие Карлом XII в сентябре 1704 г. Львова ускорило выступление русской армии на помощь союзнику. Несмотря на тактическую неудачу под Гемауертгофом, ей удалось укрепиться на выгодных позициях в районе Гродно, откуда она угрожала тыловым коммуникациям шведской армии и надежно прикрывала западные границы России. Полным провалом закончилась и балтийская операция шведов летом 1705 г., пытавшихся комбинированным ударом с моря и с суши овладеть Петербургом.
Увязший в маневренной войне и наведении шведского порядка в Польше, Карл XII только к зиме 1705 г. оттеснил силы Августа II в пределы Саксонии и Силезии. Для шведского короля было совершенно ясно, что ликвидация польского фронта лежит через оккупацию Саксонии и полную капитуляцию Августа II. Однако на пути этому плану стали серьезные политические преграды. Еще в ноябре 1704 г. державы Великого союза подписали с прусским королем Фридрихом I соглашение о найме восьми тысяч солдат с условием гарантирования ими неприкосновенности прусских границ и других земель в Империи, включая и Саксонцю. Разумеется, в данной ситуации помышлять о вторжении в наследственные владения Августа II не могло быть и речи, поскольку это привело бы Швецию к столкновению со странами антифранцузской коалиции. Поэтому Карл XII устремил свои взоры на Восток.
В конце декабря 1705 г., оставив корпус К. Реншильда «караулить» саксонцев на границе с Силезией, он двинул основные свои силы к Гродно. Замысел шведского командования заключался в том, чтобы блокировать там русскую армию и заставить ее капитулировать.
Неожиданное появление шведской армии под Гродно 13 января 1706 г., которая совершила фантастический бросок в 360 верст за 14 дней, а также сенсационное известие о полном разгроме Реншильдом у Фрауштадта 20-тысячного саксонского войска, по численности превосходившего его корпус в два раза, произвели на Петра сильное впечатление. Психологический груз собственной неполноценности перед «непобедимыми» шведами заставил царя уклониться от генерального сражения, хотя против 19-тысячной армии Карла XII он имел почти 40 тысяч пехоты и конницы и все преимущества обороняющейся стороны.
В конце марта русская армия, совершившая знаменитый гродненский марш-маневр, детально разработанный Петром, отошла из Гродно на Брест и далее на Киев. Карл XII пытался ее догнать, но разлившиеся реки и распутица остановили его продвижение в районе Пинска. Известие о выходе русской армии из стратегического окружения Петр воспринял «с неописанною радостью, а до того, однако-же, на сердце всегда скребло». В июле шведский король повернул свои войска на запад.
Военно-политический зигзаг Карла XII явился для русского командования неожиданным и в то же время приятным сюрпризом. Петр был совершенно уверен, что король начнет свою летнюю кампанию 1706 г. на украинском направлении, в связи с чем он прибыл в Киев для организации обороны. Однако юный шведский стратег посчитал, что главной задачей в данных условиях будет не гонка за «Петровым воинством» по бескрайним просторам России, а завершение после Фрауштадта окончательного разгрома Августа II. Проведению в жизнь этого плана благоприятствовала и международная обстановка, существенно отличавшаяся от той, которая наблюдалась осенью 1705 г. После разгрома саксонских войск и отхода русских из Польши шведская армия превратилась в доминирующую военно-политическую силу в Центральной Европе. Поэтому ни морские державы, поглощенные борьбой с Францией, ни Австрия, переживавшая серьезные внутренние трудности, вызванные антиимперским восстанием в Венгрии под руководством князя Ракоци, были не в состоянии выступить на защиту Саксонии. В конце августа шведская армия вторглась в наследственные владения Августа II и без боя овладела Лейпцигом и Дрезденом. Политическим последствием военного поражения Саксонии явилась полная капитуляция Августа II, подписавшего 26 сентября унизительный Альтранштедтский мирный договор. Он отказывался от польской короны в пользу Лещинского, разрывал союзные отношения с Россией и обязывался содержать в течение всей зимы шведскую армию.
Русское командование, не зная о заключении мира, первоначально хранившемся в глубокой тайне, бросило в помощь Августу II корпус А. Д. Меншикова, который 29 октября 1706 г. в сражении при Калише наголову разбил войска шведского генерала А. Мардефельда. Однако этот тактический успех уже не мог изменить позицию Августа II, который в ноябре заявил В. Л. Долгорукому, что «невозможно мне Саксонию допустить до крайнего разорения, а избавить ее от этого не вижу другого способа, как заключить мир со шведами и отказаться от Польши с целью выпроводить Карла из Саксонии». Однако мир не спас экскороля от разорения Оккупация обошлась Саксонии в астрономическую сумму 35 млн рейхсталеров, что прямым образом отразилось на ее экономическом и военном потенциале.
Выход из войны Саксонии резко ухудшил общее стратегическое положение России. Теперь, по словам Петра, «сия война над нами одними осталась». Понимая, что следующий удар Карла XII обрушится на Россию, он начинает беспрецедентную дипломатическую борьбу с целью предотвращения шведского вторжения. И велась она с учетом европейской политической системы, которая сложилась после Альтранштедтского мира и представляла из себя, по образному выражению Петра, «как облака по штормам в метании бывают, и которым ветром прогнаны и носимы будут, то время покажет». Эта особенность международных отношений в Европе на исходе 1706 г. придала деятельности русской дипломатии разносторонний характер.
Вторжение в Саксонию и Силезию Карла XII, бесцеремонно нарушившего целую систему договоров о нейтралитете и мире в имперских землях, вызвало резкий протест со стороны держав Великого союза. Его политические деятели не сомневались в том, что эта акция совершена Швецией с полного согласия Франции, которая бурно аплодировала Карлу XII. Положение держав Великого союза усугублялось еще и тем, что в начале 1707 г. трения между Австрией и Швецией вылились во взрывоопасный конфликт из-за статуса силезских протестантов, которых взял под свою защиту Карл XII. Дело дошло до того, что король отозвал шведских представителей из Вены и стал концентрировать свои войска на границе с Богемией. Противостоять военно-политическому нажиму Швеции император не мог, так как его вооруженные силы были заняты на французском и венгерском фронтах. Нельзя было рассчитывать и на союзников, не располагавших крупными сухопутными соединениями в Центральной Европе. О настроениях, которые охватили Вену, Петр впоследствии писал, что «в бытность короля шведского в Саксонии цесарский двор в немалом страхе обретался». В Москве, по-видимому, были уверены в неизбежности австро-шведского конфликта. «Дай боже, чтобы это было правдой», — писал царь Ф. М. Апраксину по поводу известий о планах Карла XII вторгнуться в пределы Империи. В связи с этим русское правительство начало зондировать почву по вопросу вступления России в Великий союз.