不過，首當其衝的任務是援救陷於困境的波爾塔瓦守軍。彼得給克林發射了一枚裝著敕令的球形炮彈，令他在俄軍試行打破敵人包圍圈之際，由城內出擊。進攻原訂於6月12日舉行，但沒有如期實現，因為滂沱大雨使沃爾克斯拉河的水位大漲，無法渡河作戰。
俄軍於6月20日渡過沃爾克斯拉河。查理十二世這時才弄明白沙皇要在波爾塔瓦城下決一死戰。國王於6月21日和22日兩次發起猛攻，企圖占領波爾塔瓦。但是要塞的保衛者這一次也堅守住了——6月21日清早，他們在救主堂廣場上宣誓，不惜犧牲一切與瑞典人血戰到底，他們信守了這一誓言。
從6月20日開始，俄軍營地裏展開了緊張的工作：人們揮動斧頭，士兵們操起鐵鍬，構築工事。彼得像在林村戰役時一樣，為即將來臨的大戰選擇了一個有掩蔽物的廝殺場地。俄軍營地的兩翼在茂密的樹林裏，後麵是沃爾克斯拉河的河灣，那裏有幾座橋。隻是在俄軍營地的正前麵有一片開闊的平原。彼得就在這裏等待瑞典人的進攻。他下令構築了6座多麵堡，每座之間的距離以火器射程為度。另外還構築了4座與這6座相垂直的多麵堡，其中隻有兩座是準備在戰鬥打響之初使用的。6座多麵堡的使命是削弱瑞典人的進攻勢頭。4座垂直線上的多麵堡的作用是分割瑞典人的戰鬥序列。
6月25日，彼得視察軍隊，同日，軍事會議對這次會戰進行了部署。彼得親自擔任第一師的指揮，其餘各師由各將領指揮。騎兵部隊交由緬希科夫指揮，炮兵部隊的指揮，彼得交給了布呂斯中將，還給他提供了臼炮和榴彈炮的配置計劃。在《北方戰爭史》中記載說：“元帥和將軍們請求沙皇陛下不要禦駕親征，他婉言拒絕，請他們打消此意。”
彼得繁忙地度過了6月26日這一天。就在這一天他得到一個不好的消息：謝苗諾沃團的一個軍士叛逃投敵。沙皇明白，叛逃者將向國王報告俄軍防線上的薄弱環節，還會建議國王把攻擊的矛頭對準沒有射擊兵器的、由新兵補充滿額的那個團。彼得下令調來諾夫哥羅德團久經戰火鍛煉的老兵充實這個團。
在大戰前夕，即6月26日這天，克林接到沙皇裝在球形炮彈中投擲進城的新手諭：“今再責成您，必須堅守到7月半前後，因為到那時，上帝保佑，我們就有希望把您解救出來，我們重申前令：望您盡力堅守，讓我們看著您大顯身手吧！”
進行著戰役的最後準備工作。彼得穿著騎兵軍官深綠色的呢製服，那製服有紅色翻袖口和迎風飄動的肩帶，一會兒出現在龍騎兵團，一會兒來到構築多麵堡的步兵中，一會兒又跑到炮兵們中間。他對近衛軍各團的軍官們發表演說：
“你們都知道，他們那個傲慢的、有遠見的國王已經在莫斯科給他的軍隊指定了住處；委派了他的施帕爾將軍當莫斯科的總督，並且把我們可愛的祖國分割成許多小公國，他還要把信仰不同的人統統殺掉。我們能忍受這樣的侮辱和輕蔑而不報仇雪恨嗎？”他闡述了臨陣脫逃是可恥的行為。
米哈伊爾·米哈伊洛維奇·戈利津中將代表眾將領和軍官致答詞。他回顧了林村一役的情況，說：
“當我們冒著槍林彈雨，保持嚴整陣形，寸土不讓地與敵人整天廝殺的時候，你是看見我們的勞績和忠誠的；我們四次把槍都打得滾燙，四次補充彈藥，再接再厲，打擊敵人；現在依舊是那些部隊，我們，你的部下，也還是原來的那些人。現在我們也要像林村那次一樣，建立戰功。”
6月26日對查理也是一個難忘的日子。這一天他作出了對他不吉利的決定：攻打俄軍營地。幾天以前他接到兩個不好的消息。一個來自斯坦尼斯瓦夫·萊欣斯基和瑞典將軍克拉桑，說是他們不能從波蘭開到波爾塔瓦來，因為他們自己必須對付俄國將軍戈爾茨的騎兵的不斷襲擊。另一個消息來自君士坦丁堡：土耳其政府正式通知，它無意卷入瑞俄衝突之中。這樣一來，就再也無援軍可盼了。查理知道，拖長時間於他不利，因為叛逃者向他報告：沙皇正在等待4萬名非正規騎兵的來臨，到了那時，俄軍的優勢將大大增加，俄國人“就能將國王陛下的全部軍隊打個落花流水”。基於這些考慮，查理決定破壞交戰雙方——舍烈麥捷夫元帥和倫斯徹耳德的君子協定：決戰應當在6月29日進行，“在這個限期以前，雙方軍隊都不得越過對方防線進行任何搜索，亦不得進行突然襲擊。”