Петру пришлось продолжить незавершенную войну с Османской империей, начавшуюся в 1686 году, и вести настойчивую борьбу за выход к морям на юге и севере своего царства. Он был фактическим главнокомандующим русской армией в Азовских походах 1695 и 1696 годов, в результате которых Россия овладела турецкой крепостью Азов и укрепилась на берегах Азовского моря.
Однако это не решало проблемы выхода России на международные морские торговые пути, поскольку черноморские проливы находились в руках Турции. Тогда царь Петр Алексеевич обратил свой взор на север, где на берегах Финского залива в руках Швеции находились древние новгородские земли. Именно Балтика могла в то время обеспечить России выход на международные торговые пути.
Чтобы решить эту задачу, Петр I начал настойчиво проводить в стране военные реформы. В ноябре 1699 года он издал указ «О приеме в службу в солдаты изо всяких вольных людей». Пожелавшим стать солдатами выдавалось годовое жалованье в 11 рублей и «хлебные и кормовые запасы». Итогом набора «прямого регулярного войска» стало формирование трех пехотных дивизий по девять полков, каждый из которых состоял из 1152 человек. Солдаты вооружались ружьями со штыком, вставляемым для рукопашного боя в ружейный ствол. Одновременно формировалась регулярная кавалерия — драгунские полки.
Готовясь к войне против Шведского королевства, Петр I использовал все свои дипломатические способности для создания военного союза против Стокгольма, вследствие чего союзниками России в Северной войне 1700–1721 годов стали Саксония и Дания. Но Швеция имела сильнейшую сухопутную армию в Европе и многочисленный флот на Балтике, поэтому шведы уже в первые месяцы Северной войны разгромили союзников России без особых усилий.
8 августа Петр I получил известие о заключении 30-летнего перемирия с Турцией и уже на другой день объявил войну Швеции (к тому времени Дания, потерпев военное поражение, уже вышла из Северного союза). В начале октября молодая русская регулярная 34-тысячная армия подошла к шведской крепости Нарва в 12 километрах от побережья Финского залива и осадила ее. В самом начале боя, продолжавшегося до наступления полной темноты, главнокомандующий петровской армией герцог де Круа и большинство наемных иноземных офицеров сдались в плен. Русские потерпели полное поражение, потеряв 7 тысяч убитыми и всю свою артиллерию.
Поражение под Нарвой дало петровским военным реформам новый импульс.
Дворянскую конницу распустили, ее должны были заменить 10 драгунских полков по тысяче конных солдат в каждом. Для восстановления артиллерийской базы с церквей была снята часть колоколов, которые переливали в пушки. К концу 1700 года было отлито около 300 орудий.
Уже через год старания царя Петра дали результаты. В конце декабря 1701 года русские войска при Эрестфере одержали первую крупную победу над шведами в полевом бою. В июле 1702 года в сражении при Гуммельсгофе граф Шереметев нанес поражение королевскому военачальнику Шлиппенбаху. Осенью того же года штурмом (царь Петр лично командовал войсками) была взята мощная крепость Нотебург (бывший новгородский Орешек), который царь переименовал в Шлиссельбург — ключ-город.
Вслед за этими победами русского оружия последовали другие, уже на берегах Невы. В ее устье в мае 1703 года была захвачена крепость Ниеншанц. В том же месяце русские одержали свою первую морскую победу, взяв на абордаж два шведских военных корабля. 16 мая в устье Невы на острове Заячий была заложена Петропавловская крепость, а затем освобождены старинные русские города Ям и Копорье, взят Дерпт (бывший Юрьев), и 9 августа под натиском штурмующих пала Нарва.
В кратчайшие сроки Россия создала мощный Балтийский флот. Одновременно строилась новая столица Российской империи — Санкт-Петербург, для защиты которого со стороны моря на острове Котлин заложили крепость Кроншлот (сегодня Кронштадт).
В 1701–1705 годах русская армия заняла часть Ингрии, Карелии, Лифляндии и большую часть Эстляндии, получив, таким образом, выход в Балтийское море. Но до победного окончания Северной войны еще оставалось полтора десятилетия.
В начале 1706 года Петр I лишается последнего союзника в Северной войне: шведская королевская армия разбивает саксонскую. Польский король Август II отказывается от престола в пользу ставленника Карла XII Станислава Лещинского, и Саксония разрывает союз с Россией. В декабре 1706 года в местечке Жолкиев (сегодня город Нестеров Львовской области в Украине) царь Петр I собирает военный совет для выработки плана дальнейших действий в Северной войне, на котором принимается решение отказаться от генерального сражения со шведами на польской территории, а «дать баталию при своих границах».