В 9 часов утра шведская и русская армия пошли друг на друга. Русская артиллерия била картечью и шведы с трудом держали строй. Ядром были убиты лошади, которые несли носилки Карла. Короля подхватили драбанты и другое ядро разнесло носилки.
На расстоянии тридцати метров друг от друга первые ряды обеих армий дали ружейные залпы. Русские «стояли, как железные стены» и шведы по всей линии фронта с ревом бросились в штыковую атаку. Сдвоенный батальон шведов ударил по Новгородскому полку. Новгородцы, на треть сократившие нападавших, яростно огрызались, но устоять не смогли и были отброшены. В образовавшуюся брешь с криками врывались сотни сине-желтых мундиров. «Сеегер!» — торжествующе загремело над полем. Создалась реальная угроза прорыва линии фронта. Петр Первый лично повел в атаку сразу несколько батальонов второй линии. Во фланги прорвавшихся врезались преображенцы и ингерманландцы. В яростной рукопашной она пуля прострелила шляпу Петра, вторая застряла в седле, третья ударила в грудь и прогнула стальной офицерский знак царя-воина. Четыре залпа в упор ставших на колено новгородцев остановили шведов и русские закрыли брешь. Ужасающий рукопашный бой по всей линии фронта шел уже два страшных часа. Штыки наталкивались на сабли, приклады ломали пики и алебарды. По Полтавскому полю катился сумасшедший клубок сражающихся. На поле битвы, которого не было видно из-за пороховой гари, стонал сам воздух, и шведы ринулись в последнюю яростную атаку, которую было невозможно удержать. Русские выдержали невыдерживаемый удар. По приказу Петра вторая линия влилась в первую и русская сила отчаянно и неотвратимо пошла вперед. Казалось, Петр находился по всей линии русского фронта. Гренадеры врубились в шведские боевые порядки сразу в нескольких местах и неглубокая уже шведская линия начала пятиться. Шведская гвардия под королевским штандартом умирала молча. Штыковая свалка была везде:
«Тесним мы шведов рать за ратью;
Темнеет слава их знамен,
И Бога браней благодатью
Наш каждый шаг запечатлен».
Драгуны Меншикова обошли правый фланг шведской армии. Кавалеристы Боура отбросили шведские конные заслоны левого фланга и атаковали пехоту. Шведское сопротивление было все-таки сломлено русским напором. Напрасно отчаявшийся Карл, у ног которого лежали двадцать убитых драбантов, кричал: «Шведы! Шведы! Вспомните Нарву!» Нарва не вспоминалась, а отступление переросло в паническое бегство. Беспорядочная масса, еще час назад бывшая лучшей армией Гвропы, летела к своему лагерю. Русская конница пошла вдогон:
«Но близок, близок миг победы.
Ура! Мы ломим, гнутся шведы.
О славный час! О славный вид!
Гще напор — и враг бежит!
И следом конница пустилась,
Убийством тупятся мечи,
И падшими вся степь покрылась,
Как роем черной саранчи».
Кровавый бой закончился. Все поле было покрыто трупами. Деморализованные шведы отошли к Старым Санджарам. Позднее Петр писал в Москву: «У нашей пехоты только одна линия, в которой с десять тысяч не находилась, с неприятелем в бою была, а другая до того боя не дошла, ибо неприятели, будучи от нашей первой линии совершенно опрокинуты и побиты и прогнаны».
Карл отступал к Днепру, спасая хотя бы часть своей армии. Вечером 27 июня Петр отправил за ним измотанные кавалерию Боура и полки Голицына, а сам стал приводить в порядок армию и подводить итоги Полтавской битвы. Солдаты еле стояли на ногах. Необходимо было спасать раненых, похоронить павших русских воинов. «Виват!» — катилось по всему полю русской славы. Вечером длинного летнего дня Полтавской победы Петр сказал слово героям-воинам: «Сына Отечества, чада мои возлюбленные! Потом трудов моих создал я вас. Без вас государству, как телу без души, жить невозможно. Вы не щадили живота своего и на тысячу смертей устремлялись безбоязненно. Храбрые дела ваши никогда не будут забыты потомством».
Утром 28 июня в погоню за Карлом ринулись эскадроны Меншикова. Сам царь-победитель возглавил погребение павших русских воинов. На высоком насыпанном кургане, ставшем братской могилой Петр произнес прочувственные слова прощания и поставил крест с надписью: «Воины благочестивые, за благочестие кровью венчавшиеся; лето от воплощения Бога 1709, июня 27 дня». В Полтавской битве погибли 1345 русских воинов, были ранены 3290 солдат и офицеров. Погибло 9234 шведа, не считая тех, что «в лесах и полях побиты и от ран умерли, которых счесть было невозможно. В плен взяли 2874 шведа, захвачена вся казна, обоз, все пушки и 140 знамен и штандартов. В плен попала половина шведских генералов во главе с Реншильдом.
Пятнадцать тысяч бегущих шведов за два дня преодолели около ста километров и достигли Переволочны. Вплотную за ними шла конница Меншикова.
В ночь с 29 на 30 июля через Днепр с трудом были переправлены на другой брег Карл XII, Мазепа, 23 генерала и офицера, 80 драбантов, 6 чиновников короля и 820 солдат. Карл бросил свою армию. Потом стали говорить, что он был без сознания.