Тем временем Август II собрал под Львовом 23 тысячи саксонцев, поляков и русских. 19 августа 1704 г. Петр и Август заключили новый договор. Союзные державы обязались воевать против общего врага — шведского короля, на суше и на море, отдельных договоров с ним не заключать и ни в какие сношения не входить. Договором предусматривалось принудить Палея вернуть республике города, взятые им в смутное время. Все города и крепости, покоренные русскими в Ливонии, должны быть уступлены Польше. Царь посылает королю под его команду 12 тысяч войска, на 1705 год выдает королю 200 тысяч рублей или 2 миллиона польских злотых на содержание польского войска, которое должно состоять из 26,2 тысячи человек пехоты и 21,8 тысячи конницы. В последующем, до окончания войны, царь обязуется выплачивать королю по 200 тысяч рублей ежегодно.
4 сентября 1704 г. Карл XII с одной кавалерией подошел к Львову, пехота и артиллерия отстали в пути. Но Августа уже не было в городе. 6 сентября Карл повел три спешенных драгунских полка на штурм Львова. Город был взят, шведы разграбили имущество сторонников Августа, а на жителей Львова наложили большую контрибуцию.
В свою очередь, Август со своим войском напал на… Варшаву. Произошла своеобразная рокировка: Карл покинул Варшаву и взял Львов, а Август покинул Львов и взял Варшаву.
В Варшаве у Станислава Лещинского было шесть тысяч польских солдат и полторы тысячи шведов под начальством генерала Горна. Узнав о приближении 20-тысячного войска Августа, новоиспеченный король с семейством и присягнувшие ему шляхи разбежались из Варшавы буквально как тараканы. Генерал Горн занял Варшавскую цитадель и защищался несколько дней, но после интенсивного артобстрела сдался.
Дома и имения приспешников шведов в Варшаве и окрестностях были преданы разграблению. Познаньский епископ был арестован и отправлен в Саксонию, где вскоре и умер.
Август часть войска под началом Паткуля отправил осаждать Познань. Остальная часть под началом генерала Шулленбурга осталась в Варшаве. Сам Август благоразумно оставил столицу и уехал в Саксонию.
Как и следовало ожидать, Карл не замедлил показаться под Варшавой. Шулленбург спешно покинул столицу и начал отступать к Силезии, которая тогда принадлежала австрийскому императору. Карл XII преследовал саксонцев и атаковал их около города Гурнау. После кровопролитного боя Шулленбургу все же удалось в полном порядке увести остатки своей армии в Силезию.
Четыре русских полка отступали от Варшавы самостоятельно, под началом полковника Герца. Они были настигнуты шведами близ Фра-уштадта, храбро защищались против численно превосходившего его неприятеля и, потеряв 900 человек убитыми, засели в деревне Тиллерот. На следующий день шведы напали на деревню, и русские солдаты защищали каждый дом. Шведы предложили сдаться, грозя поджечь деревню. Русские отвечали, что будут защищаться до последнего человека, и сдержали слово: многие из них пали с оружием в руках или погибли в подожженных шведами домах. Лишь немногим удалось уйти.
В начале ноября 1704 г. военные действия прекратились, и шведы расположились на зимние квартиры вдоль силезской границы.
Паткулю так и не удалось взять Познань и, сняв осаду, он отвел войска в Саксонию в город Л аузиць.
В течение 1703–1704 гг. почти вся Правобережная Украина не подчинялась польским королям — ни Августу, ни Станиславу. Власть там принадлежала трем полковникам: Самусю, Искре и Палею. Полковники вели себя как удельные князья, конфликтовали друг с другом и ябедничали друг на друга в Батурин гетману Мазепе. Последний стучал на всех троих в Москву. Особенно много доносов шло на Палея, которого Мазепа не без оснований считал своим конкурентом. В сложившейся ситуации, когда Карл, Петр и оба польских короля были заняты исключительно своими делами, Мазепа мог вполне реально строить планы объединения всей Украины под своей властью без ляхов и москалей.
В апреле 1704 г. Мазепа получил царский указ — выступить с казацким войском в польские владения против приверженцев Лещинского. Войска Мазепы вошли в польские пределы и объединились там с отрядами Палея.
В конце концов Мазепе удалось сфабриковать обвинение против Палея, что он-де собрался передаться сторонникам Лещинского. Мазепа арестовал Палея и его сына. По указу Петра их сослали в Сибирь в город Енисейск. Царь вернул Палея на Украину лишь после измены Мазепы, но ссылка подорвала здоровье казака, и он в 1710 г. умер.
От войны в Польше перейдем к боевым действиям в Прибалтике.
Прежде чем овладеть Дерптом и Нарвой, Петр решает разделаться со шведской флотилией на Чудском озере. Шведская озерная флотилия в навигации 1702 и 1703 гг. опустошала русские берега. Было уничтожено свыше 30 деревень и потоплено много русских судов, включая галиоты и галеасы. Осенью 1703 г. флотилия ушла зимовать в город Дерпт по реке Амовже (она же Эмбах и Эмайыги).