Карл XII, однако, не пошел в Россию, а повернул свои войска против Польши. Сохранение союза с польским королем было большой удачей для Петра. Карл увяз в Польше на многие годы. Тем временем Россия, благодаря энергичным мерам, быстро восстановила свои силы после нарвского поражения.
В начале марта Петр возвратился в Москву и выслал в Лифляндию 19 полков для соединения с польским войском. В Ливонию двинулся Шереметьев, в Ингрию — Апраксин. Они с успехом стали побивать небольшие шведские отряды и разорять страну. Сам Петр 26 сентября подступил к стоявшему у истоков Невы древнерусскому Орешку, который шведы переименовали в Нотебург. То была маленькая крепость, обнесенная высокими каменными стенами. Шведского гарнизона в ней было не более 450 человек, но зато около полутораста орудий. У осаждавших было 10 тысяч человек 1 октября Петр с 1000 гвардии на судах переправился на остров. Шведы, дав залп, оставили шанец, который без потерь был занят русскими. Прежде бомбардирования осажденной крепости Петр предложил коменданту сдаться на честных условиях. Комендант просил четыре дня срока и дозволения дать знать о том нарвскому обер-коменданту. Вместо ответа загремела русская артиллерия и в город полетели бомбы. В ответ из крепости целый день стреляли по батарее Петра. Наконец, Нотебург, после отчаянного сопротивления приведенный в крайность (в стене сделаны были три пролома и русские были почти уже на стенах), сдался 11 октября. Петр позволил всему гарнизону выйти с воинскими почестями и со всем имуществом. Крепость переименована была в Шлиссельбург (то есть ключ-город ко всей Лифляндии). Петр писал Виниусу: «Правда, что зело жесток сей орех был, однако ж, слава Богу, счастливо разгрызен».
В апреле 1703 г. русское войско под командованием Шереметьева выступило из Шлиссельбурга вниз по правому берегу Невы. Войско шло лесами и 25 апреля вышло к небольшому городку Ниеншанцу, сторожившему устье Невы. Против земляной крепости за Охтою находился посад из 400 деревянных домиков. Петр на лодке ездил осматривать невское устье. Вечером 30 апреля началось бомбардире вание, а утром 1 мая Ниеншанц сдался. 16 мая на острове Янни-Саари (переименованном Петром в Люст-Эиланд — Веселый остров) был заложен город Санкт-Петербург. Первою постройкою его была деревянная крепость с шестью бастионами. В крепости поставили деревянную церковь во имя Петра и Павла, а близ нее, на месте, где стояла рыбачья хижина, деревянный домик для Петра о двух покоях с сенями и кухнею, с холстинными выбеленными обоями, с простой мебелью и кроватью. Определено было место для гостиного двора, пристани, государева дворца, сада и домов знатных вельмож. Строительство этого города, которому суждено было вскоре стать новой столицей России, послужидо поводом к такому отягощению народа, с каким едва ли могли сравниться все другие меры Со всей страны ежегодно сгонялись на болотистые берега Невы десятки тысяч работников, которые умирали здесь без числа от голода и болезней. Рабочая повинность была, по замечанию современников, бездонной бездной, в которой погибло бесчисленное количество народа. Один Петербург и Кронштадт стоили нескольких сотен тысяч человек. На их место вели новых, так что вопреки всему город вырастал со сказочной быстротой. Людям разного звания под угрозой огромных штрафов и отнятия имения было приказано переселяться в Петербург и строить здесь дома.
Война тем временем продолжалась. В марте 1704 г. Петр велел Шереметьеву осадить Дерпт, а Огильви приступить к Нарве. Некоторое время Петр наблюдал за осадными работами под Нарвой, а 2 июля, потеряв терпение изза медлительности Шереметьева, сам приехал под Дерпт и нашел, что осада велась из рук вон плохо. Учинив всем строгий разнос, Петр велел переместить батареи на новое место. 12 июля, в присутствии государя, солдаты прорубили палисад, взяли равелин и пять пушек и, обратя их к городу, разбили ворота.
После десяти часов упорного боя они ворвались в город. 13 июля комендант затрубил к сдаче и был отпущен без знамен и пушек (офицерам Петр велел возвратить шпаги). Царь торжественно въехал в Дерпт и подтвердил его привилегии.
Отпраздновав победу, Петр Чудским озером возвратился под Нарву. К этому времени из Петербурга подвезена уже была осадная артиллерия, и на воинском совете Петр предложил сделать пролом с Ивангородской стороны в бастионе, именуемом Виктория. В тот же час были построены батареи, и 30 июля началась канонада. За девять дней в бастионе был сделан широкий пролом.