Полтава находится на правом высоком и крутом берегу Ворсклы близ впадения в нее реки Коломаки. Обе реки образовывали в месте слияния множество рукавов, протекавших в широкой низменной и болотистой долине, затруднявшей сообщение города с левым берегом Ворсклы. Город состоял из крепости, расположенной на господствующей высоте, и предместья перед северной частью крепостной ограды. Укрепления были построены для защиты от набегов татар, а в начале зимы 1709 г. исправлены по приказанию царя. Оборонительная ограда располагалась в виде неправильного бастиона, стороны которого местами имели фланговую оборону, и состояла из земляного вала, усиленного деревянным палисадом, и рва впереди вала.
Комендантом крепости был бригадир (по другим сведениям, полковник) Алексей (Иван) Степанович Келин (Келен). Сведения о нем, как видим, крайне противоречивые. Неизвестна даже национальность Келина. Но, судя по всему, он был немцем.
Гарнизон крепости состоял из трех пехотных полков (всего 4182 солдата), а также 91 пушкаря и около 2600 вооруженных местных казаков и обывателей.
В крепости имелось 12 чугунных пушек (в том числе пять 24-фунтовых и четыре 18-фунтовые), 16 медных пушек калибра от 3 до 1 фунта и одна двухпудовая медная мортира.
Шведы немедленно начали осадные работы у валов крепости.
1 мая шведский король переехал в Жуки поближе к Полтаве. Мазепа с обозом оставался в Будищах. Там же Карл XII оставил «обсервационный отряд» генерала Рооса в составе двух пехотных и двух драгунских полков.
18 мая разбросанные по Малороссии русские отряды наконец-то объединились. Фельдмаршалу Шереметеву было приказано оставить в распоряжении гетмана Скоропадского три драгунскиx полка генерал-майора князя Волконского, а с остальными конными и пехотными полками идти «в случение к Полтаве».
Тут так и хочется сделать маленькое отступление и спросить еще раз киевских баснописцев об «антиколониальном восстании на Украине». На всем Левобережье русских войск осталось всего три драгунских полка, то есть от одной до двух тысяч человек. Предположим, что хотя бы треть малороссов на левом берегу сочувствовали бы шведам, так они легко перебили бы несчастных драгун.
А на правом берегу кроме небольшого киевского гарнизона, который к тому же не должен был покидать крепость вообще, русских войск вообще не было. Почему же правобережное казачество и селянство не формируют войско и «провиантские обозы» для гибнущей шведской армии?
Единственное разумное объяснение этому — подавляющее большинство малороссов на обоих берегах Днепра было на стороне православной Руси и считало себя ее частью. Я подчеркиваю, речь идет не об обожании Петра Великого, это через 100 лет придумают придворные историки, а об отношении к православной Руси.
Соединение Шереметева с Меншиковым произошло 27 мая. Скоропадскому 21 мая было приказано двинуться вверх по Пселу и стать при Сорочинце.
А в это время шведы прилагали все усилия, чтобы овладеть Полтавой. К 15 мая противник прошел сапами через ров и вышел к палисаду. Чтобы подорвать вал, шведы заложили под ним мину, но русские обнаружили подкоп и вытащили бочки с порохом.
Неудача минной атаки, сосредоточение к Полтаве главных сил Петра и усиление гарнизона крепости повлекли за собой штурмы 15, 23 и 24 мая, которые были отбиты.
1 июня Карл XII приказал произвести бомбардировку Полтавы, в результате чего в крепости возникли сильные пожары. Обрадованные шведы пошли на штурм, но были отбиты.
2 июня на предложение генерала Рейншильда сдаться на «аккорд», Келин произвел вылазку, захватив при этом четыре шведские пушки и разрушив часть их окопов.
4 июня к армии прибыл Петр. Осмотрев войска и ознакомившись с общим положением дел, Петр пришел к заключению, что Карл или попытается овладеть Полтавой штурмом, или снимет осаду и начнет отступление в Польшу. И в том, и в другом случае царь решил помешать Карлу, хотя бы для этой цели пришлось принять решительное сражение.
Петр поджидал подхода калмыцкого хана Аюк-Тайдчи. В шведских источниках (воспоминаниях лейтенанта Вейса и других) говорится о сорокатысячном калмыцком войске. Разумеется, у хана Аюка такой армии не было, да и физически быть не могло. На самом деле к царю с Волги шли не более трех тысяч калмыков.
Петр опасался отхода шведских войск в Речь Посполитую. Поэтому он 6 июня приказал Скоропадскому занять переправы на реках Пселе и Груне, и таким образом преградить Карлу XII все пути в Польшу.
Петр был прав. С начала 1709 г. Карл и его министры делали отчаянные попытки улучшить свое положение. Так, Карл приказал шведскому корпусу Крассау, оставленному в Польше, идти на Украину вместе с войском короля Станислава Лещинского.
Делались попытки вовлечь в войну Оттоманскую империю и крымских ханов. В конце марта было послано письмо крымскому хану Девлету Гирею II, а также через Бендеры султану Ахмеду III в Константинополь. Однако стало ясно, что ждать помощи извне шведам бесполезно.
Поляки короля Стася не могли, да и не хотели помогать Карлу XII.