Мало выгод ощущали для себя шведы от перехода на их сторону Мазепы. Всю зиму и весну, пребывая в Малороссии, они претерпевали ряд неудач; только местечко Веприк и город Ромны удалось им взять, да и то с большими потерями. Совершилась знаменитая Полтавская битва. Карл бежал, с ним бежал Мазепа. Они очутились в турецких владениях. Петру очень хотелось достать изменника в свои руки, и он досадовал, когда при переправе через Днепр у Переволочной не удалось русскому войску захватить Мазепу. Желание казнить своего врага было так велико у Петра, что, вопреки своей обычной бережливости, государь предлагал турецкому великому муфтию 300000 талеров, если он силой своего духовного значения убедит султана выдать изменника. Попытка Петра не удалась, и едва ли могла удаться, так как и в своем изгнании Мазепа был еще богат. Во все время своего гетманства, щедро строивши и украшавши церкви, он успел собрать большие сокровища: из них многое хранилось в Киево-Печерском монастыре и в Белой Церкви и досталось царю; Петр побуждал всех малоруссов отыскивать еще и сообщать правительству о всяком достоянии гетмана, обещая доносителю половину указанного им имущества, принадлежавшего изменнику. И все-таки Мазепа успел захватить с собой огромные, по тому времени, денежные суммы. Он имел возможность уже в своем изгнании дать Карлу XII взаймы 240000 талеров, а после смерти Мазепы, как говорят, найдено было с ним 160000 червонцев, кроме серебряной утвари и разных украшений.
Мазепа скончался 18 марта 1710 года, от старческого истощения, в селе Варнице, близ Бендер. Его тело, отпетое в сельской церкви, в присутствии шведского короля, отвезено было и погребено в древнем монастыре Св. Георгия, расположенном на самом берегу Дуная, близ Галаца 3.