查理於2月份到達自由烏克蘭區最東部的一個據點科洛馬卡。在那裏，瑞典國王和馬澤帕作了一次挺有意思的談話。“率領哥薩克參加這次遠征的老馬澤帕想奉承和他並轡而行的國王，祝賀國王取得的軍事勝利，便用拉丁語對國王說，他們已經到了離亞洲不到8英裏的地方。”查理為這位前統領的花言巧言所動，下令軍需總監吉連克羅克將軍去偵察通往亞洲的道路。吉連克羅克比他的國王陛下更熟稔地理，便指出他們離亞洲還遠得很。
“可是馬澤帕告訴我，邊境離這兒不遠。我們應當到那裏去，這樣就可以說我們也到過了亞洲。”
吉連克羅克堅持自己的意見：
“陛下是開玩笑吧，您對這類事當然是不會當真的。”
國王徒勞地反駁說：
“我一點兒也不是開玩笑；因此，請您立即到那裏去。探明路上的情況。”
將軍走了，但他沒有去偵察通往亞洲的道路，而是去找馬澤帕，弄清後者為什麼要把國王引入迷途。談話以對馬澤帕的責備結束：
“閣下由此可以看到和我們的國王開這種玩笑是多麼危險。要知道，他是一位愛頌揚勝過愛世上一切的君王，要挑動他去幹超越合理範圍的事是很容易的。”
嚴冬過去，早春的汛期來臨。由於饑餓、疾病，“一起一起”正規軍和遊擊軍的猛烈襲擊，瑞典軍隊眼看著一天比一天減少下去。瑞典人遂掉頭南下，企圖占領波爾塔瓦。他們走進了一條死胡同。
4月1日，瑞軍的先頭部隊到達波爾塔瓦城下。馬澤帕遊說查理：隻要拿下波爾塔瓦，整個烏克蘭就肯定會倒向瑞典人一邊。
除了馬澤帕的遊說之外，占領波爾塔瓦在瑞典國王的心目中也確有不少好處：這個城市是個交通樞紐。其中最重要的是有一條通往潛在的同盟者——土耳其人和克裏米亞韃靼人的大路。國王正和他們進行著締結反俄條約的談判。
然而，最有遠見的一部分瑞典將軍卻看出圍攻波爾塔瓦會招致全軍覆沒的危險。他們認為，如果西渡第聶伯河，雖然也會作出重大犧牲，但畢竟還能保存軍隊的骨幹力量，而紮營波爾塔瓦城郊，試圖占領該城，隻能遭到慘敗。伊倫克羅克和國王談話時堅持的就是這個觀點。
波爾塔瓦城的防務也的確很差。土城牆、壕溝和橡木構築的木樁牆——這就是城防部隊賴以守城的全部防禦工事。盡管如此，瑞典人幾乎用了3個月的時間企圖占領該城，也未獲成功。經過多次襲擊未能攻占該城堡，很不喜歡打包圍戰的查理也不得不采取圍困戰術。
被包圍者在要塞司令阿列克謝·斯捷潘諾維奇·克林率領下，表現出堅強不屈的氣概。早在1709年1月，克林上校和其他烏克蘭各要塞司令官已奉到彼得的敕令：“如敵人進攻你處，上帝保佑，務必戰至最後一人，勿與敵人進行任何妥協，否則處以死刑。如城防司令戰死，即由其下屬中最高軍官接任司令官，餘此類推（無論多少司令官戰死），決不放棄戰鬥。”波爾塔瓦保衛者的人數逐漸減少了，然而被包圍者仍然一再打退了瑞典人的進攻，他們甚至還主動出擊，給敵人的包圍戰設置障礙。
5月7日，緬希科夫進攻奧波什尼亞城，殲滅了該城的瑞典守軍，迫使查理不得不馳援該城。佯攻成功，俄國人有組織地退到沃爾克斯拉河的對岸地區。5月14日深夜，一支900人組成的隊伍突破敵陣，衝入被圍的波爾塔瓦。入城的援兵“不僅將全身的衣服，而且連渡越深潭用的長褲都拋棄了”。他們給要塞運來了槍彈和火藥。
彼得於6月4日到達波爾塔瓦。這時瑞典全部軍隊已經到了那裏，俄軍也集結完畢。彼得實地審度了情勢後，認定與瑞典人的總決戰時機已經成熟。6月7日，他寫信給費多爾·馬特維耶維奇·阿普拉克辛說：“我們已靠近鄰居，上帝保佑，本月內，我們將同他們算總賬了。”
包圍波爾塔瓦的瑞典軍隊，事實上自己也處於被包圍的境地中。率軍駐紮在波爾塔瓦附近的戈洛夫金（未來的總理大臣）精確地描繪了6月上半月兵力配置的情況。他寫信給俄國駐丹麥的大使說：“可以說，敵人被我們包圍的形勢，比該要塞受敵人包圍的形勢更嚴重得多。”實際上，瑞典人自從林村一役被擊潰以來，就已經陷入戰略包圍圈中，現在他們墜入了十分絕望的境地，以致把總決戰視為救亡圖存的一線希望。
彼得，作為一個將領的傑出功績突出地表現在他為進行決戰選擇了良好時機：這時敵人由於人困馬乏的長途行軍以及在此之前的屢戰屢敗而元氣大傷，已經不再有入侵俄國當初的那股勢頭。與此相反，俄軍由於經常得到後備軍的補充，又掌握了現代軍事藝術的原則，因而比敵人入侵俄國初期變得強大得多。