Вечером 26 июня вся шведская армия была выстроена к атаке и простояла на месте около шести часов. В два часа ночи шведы приняли боевой порядок. Надеясь застать русских врасплох, они двинулись вперед. Карл планировал в полной темноте и тишине миновать систему редутов, подойти к русскому лагерю и отрезать его от единственного моста на Ворскле. Вышедших из лагеря русские войска предполагалось ударить в лоб и разбить. Если бы русские войска остались в лагере, их предполагалось взять измором. Шведским батальонам необходимо было пройти четыре километра. Формально командование армией Карл передал фельдмаршалу Реншильду. Пехотой командовал генерал Левенгаупт, генералы Спарре и Штакельберг, конницей — принц Вюртембергский. Самого короля на носилках несли его телохранители-драбанты.
Русские, конечно, не спали, а ждали шведов, которые были мгновенно обнаружены украинскими казаками. А. Меншиков резко направил кавалерию вперед, за редуты и атаковал шведские колонны, даже потеснив шведскую пехоту. Навстречу русским драгунам вынеслась шведская кавалерия. Два часа продолжался кавалерийский бой. Шведам не удалось отбросить всадников Меншикова, которых поддерживали огонь с редутов и конная артиллерия. Первое шведское знамя было взято унтер-офицером Нижегородского полка А. Антоновым.
Упорство русской конницы и огонь с редутов вынудили Карла передвинуть войска к опушке Будищенского леса. Колонны, несшие потери, хотели обойти линию редутов с севера, но Меншиков закрыл брешь между редутами и Будищенским лесом. Драгуны ожесточенно рубились с противником, взяв 14 шведских штандартов. Пехотная колонная Росса потеряла много людей и Реншильд направил ей на помощь кавалеристов Шлиппенбаха. Шведские полки выстроились перед редутами, Росс и Шлиппенбах угрожали фланговым ударом — Петр передал Меншикову приказ пятью кавалерийскими полками и пятью пехотными батальонами уничтожить шведов в Яковецком лесу. Генералу Боуру предписывалось принять командование кавалерией и отойти на правый фланг главной армии.
А. Меншиков блестяще выполнил приказ. Его полки и батальоны бегом прошли вдоль линии редутов с правого фланга на левый и атаковали пехотинцев Росса и кавалеристов Шлиппенбаха, который был взят в плен. После ожесточенного рукопашного боя в пятом часу утра большая часть шведов была порублена. Остатки колонны бросились к Полтаве, где были уничтожены гарнизоном города-героя. В начале сражения шведская армия потеряла 6 батальонов пехоты и 12 конных полков. Меншиков вернулся к Петру.
Карл приказал атаковать редуты. В пять часов утра шведы взяли два недостроенных редута, но дальше продвинуться не смогли, понеся большие потери. Король приказал своим войскам любой ценой пройти через редуты. С большими потерями под сильным огнем к шести утра шведские колонны прошли редуты и радостно атаковали медленно отступавшую колонну Боура. Русские отошли до валов укрепленного лагеря армии. До валов шведским колоннам оставалось пройти всего полсотни шагов, когда конники Боура мгновенно отошли на фланги. По шведам в упор ударили восемьдесят русских пушек. Несколько залпов ядрами, картечью и гранатами вызвали ступор у атакующих. Впервые в истории военного искусства массированный удар почти сотни русских пушек буквально снес шведскую армию к Будищенскому лесу. «Природные шведы» в панике бежали к спасительной лесной опушке. Сам Карл с трудом построил свою армию в боевой порядок.
Петр заволновался, что истрепанный Карл может отказаться продолжить битву и быстро вывел свои войска из лагеря. В половине седьмого утра две армии стали выстраиваться друг против друга. В резерве остались восемь батальонов. Солдаты Лефортовского, Ростовского, Троицкого, Еренадерского, Апраксина и Рендаля полков просились у Петра в бой и царь пообещал, что резерв не останется без дела.
Петр выстроил свою армию в две линии, 24 батальона в первой, 18 — во второй. Батальоны одного полка стояли друг за другом. Боевой порядок стал устойчивее, солдаты второй линии поддерживали своих товарищей. На правом фланге встали 18 драгунских полков, на левом — 6. Полковая артиллерия развернулась в боевых порядках, полевая осталась в лагере. 32 000 русских воинов в двух линиях ждали шведов.
Карл выстроил 18 000 шведов в одну линию. Четырем шведским пушкам готовились ответить 55 полковых и 13 конных пушек. Полевая артиллерия в лагере стояла на оборудованных позициях и имела пристрелянные ориентиры. Орудия полностью прикрывали всю русскую пехоту.
На флангах 18 шведских батальонов прикрывали 29 кавалерийских эскадронов. В центре Карл сдвоил несколько батальонов один за другим. Они должны были в одном или двух местах прорвать русский фронт.
Первая русская линия была длиннее шведской, и Петр отправил шесть драгунских полков помочь казакам Скоропадского закрыть шведам пути отступления на Правобережную Украину и в Польшу. «Больше побеждает разум и множество» — сказал Петр. Теперь оба фронта были примерно равны по численности.