Under sommaren 1709 blev ett stort fältslag allt mer sannolikt eftersom de svenska och ryska arméerna närmade sig varandra och koncentrerade sina styrkor i ett allt mindre område omkring den av svenskarna belägrade fästningen Poltava. Det mindre område som svenskarna nu uppehöll sig i innebar svårigheter att försörja sin armé och detta skulle inom kort tvinga fram ett beslut. Åtminstone en rysk general, Mensjikov, trodde att svenskarna skulle tvingas att avbryta belägringen utan strid. Men även om den svenska moralen dämpades av den växande känslan av att vara omringad av fienden i ett litet område, så var de meniga soldaterna fortfarande övertygade att de skulle besegra ryssarna om det blev ett fältslag. Detta var en uppfattning som troligen delades av Karl XII och hans högra hand fältmarskalk Rehnskiöld.

Den ryska armén korsade floden Vorskla norr Poltava den 17 juni och slog upp ett läger på samma sida om floden som svenskarna. Två skenattacker hade samtidigt genomförts längre ned längs floden för att hålla svenskarna borta från det valda övergångsstället. Men trots detta fanns det en överlägsen svensk styrka på 17-18 regementen under Rehnskiölds befäl när den ryska förtruppen på endast tre regementen korsade floden. Anmärkningsvärt nog så gjorde svenskarna inget försök att stoppa dem och detta har fått historiker att spekulera i att svenskarna lät dem korsa floden för att de önskade ett stort fältslag och att hela syftet med belägringen var enbart att locka dit den ryska huvudarmén. Men hur som helst blev skenattackerna ändå väldigt lyckosamma för ryssarna eftersom Karl XII blev allvarligt skadad i foten i en av dem och oförmögen att leda armén. Det var så illa att han var nära döden eftersom såret blev infekterat.  Befälet över den svenska armén fördes nu av Rehnskiöld som förblev passiv under de följande dagarna när hela den ryska armén korsade floden och sedan förflyttade sig längre söderut där de byggde ett befäst läger den 22 juni.

Den 22 juni kom även fler kom även fler dåliga nyheter för svenskarna. Karl XII hade nämligen länge hoppats på förstärkningar. Antingen från den svenska styrka som hade lämnats kvar i Polen eller från potentiella allierade som krimtatarerna. Men den dagen rapporterade sändebud att krimtatarerna inte var intresserade och att svenskarna i Polen hade tvingats dra sig tillbaka långt bort från huvudarmén på grund av polska rebeller. Detta innebar att svenskarna hade ingenting att tjäna på att dröja med ett fältslag.

Den svenska armén svarade på den ryska framryckningen den 22 juni med att ställa upp i slagordning och erbjuda ryssarna en strid på det öppna fältet. Ryssarna valde dock att stanna kvar i sitt befästa läger som svenskarna inte gjorde något försök att attackera. Efter detta fortsatte svenskarna med att vara passiva, oroade över sin kung som först nu började återhämta sig från sin skada. Ryssarna slösade inte bort tiden och flyttade deras befästa läger ännu längre söderut den 24 juni (endast fem kilometer från Poltava). Därefter fortsatte de med att bygga en linje redutter (skansar) som sträckte sig från lägret i syfte att skydda kavalleriet som var förlagt på det öppna fältet. När den var färdig fortsatte de med att bygga en andra linje med redutter som sträckte sig vinkelrätt från den första linjen.

Efter nästan en veckas handlingsförlamning beslutade svenskarna äntligen att attackera ryssarna den 28 juni. Karl XII hade ännu inte fullt återhämtat sig och skulle medfölja armén i en specialbyggd bår, men det var fortfarande Rehnskiöld som förde befäl. Planen var uppgjord av Rehnskiöld och det var troligen hans avsikt att upprepa triumfen vid Narva nio år tidigare genom att förvandla det ryska lägret till en dödsfälla som de varken kunde fly ifrån eller utnyttja sin numerära överlägsenhet. Detta förutsatte att svenskarna positionerade sig nordväst om lägret och det enda sättet att göra det var att marschera rakt igenom de ryska reduttlinjerna. Men tanken var att om marschen genomfördes i gryningen och tog ryssarna med överraskning så skulle det kunna ske utan större problem

Svenskarna drabbades dock av förseningar och förvirring när de samlade sin armé under natten. Överraskningsmomentet gick därmed förlorat och det ryska kavalleriet hann ta ställning bland redutterna. Svenskarna blev därför tvungna att passera redutterna under strid organiserade som de var i fyra infanterikolonner längst fram (ledda av överste Posse och generalmajorerna Roos, Stackelberg och Sparre) följt av sex kavallerikolonner (ledda av generalmajor Creutz, överstarna Horn, Taube, Dücker och Torstensson och generalmajor Hamilton). Hela infanteriet leddes av general Lewenhaupt medan kavalleriet skulle fördelas på två flyglar under ledning av Creutz och Hamilton. Allt som allt bestod infanteriet av omkring 9 000 man och kavalleriet något mindre än det. Den ryska armén var mer än dubbelt så stor men detta avskräckte inte svenskarna eftersom de efter nio år av krig var vana vid att vinna mot sådana odds.

Bakom dem hade svenskarna lämnat kvar ungefär 1 200 man infanteri och dragoner i belägringsverken vid Poltava tillsammans med en mindre styrka allierade kosacker. Det mesta av artilleriet hade lämnats kvar i det svenska lägret vid Pusjkarovka på grund av den höga rörlighet som var nödvändig för att genomföra den svenska anfallsplanen. Lägret försvarades av några tusen svenska kavallerister samt huvuddelen av de allierade kosackerna under hetmanen Mazepas ledning. Ytterligare några tusen svenska kavallerister var utposterade längs den nedre delen av Vorskla som skydd mot en eventuell rysk attack där. En liten svensk styrka bestående av vallacker var posterade norr om Poltava för att genomföra ett skenanfall mot ryska trupper i närheten av byn Jakovetskij.

När svenskarna närmade redutterna kunde de se att dessa var tio stycken (vilka hade en garnison på antingen 3 000 eller 4 700 infanterister). Men på grund av den besvärliga inledningen på den svenska framryckningen var redutterna nu även understödda av 17 dragonregementen i slagordning ledda av Mensjikov. Och medan infanteriet bara hade några trepundiga kanoner så hade varje dragonregemente en 18-pundig haubits som kunde ge en mycket effektiv eldgivning med kartescher när svenskarna attackerade omkring kl. 4 på morgonen. Under de förvirrade striderna splittrades de svenska infanterikolonnerna och armén bröts sönder i åtminstone tre delar. Med två delar som gick runt redutterna från vardera sidan och en tredje del (enbart infanteri) som fastnade i mitten i ett missriktat försök att inta redutterna en efter en.

Mensjikov anade att han hade segern inom räckhåll och skickade upprepade bud till tsaren om att avancera mot svenskarna med infanteriet. Peter den store var dock en mycket försiktig befälhavare och han var inte villig att lämna säkerheten i sitt befästa läger innan han hade fått en klarare bild av vad som pågick. Det hjälpte inte att Mensjikov skickade erövrade svenska fanor till honom för att visa att striderna var framgångsrika. Till slut blev Mensjikovs kavalleri tvunget att lämna slagfältet. Det är oklart huruvida det berodde på att de ryska dragonerna drevs bort och förföljdes av det svenska kavalleriet som de svenska källorna säger eller ifall de bara blev beordrade att retirera som den ryska sidan påstod.

På både vänster och höger sida om reduttlinjen tog sig svenska styrkor till slut förbi och intog en redutt vardera. Det svenska infanteriet på högersidan formerade sig därefter för en attack mot det ryska lägret eftersom Lewenhaupt ansåg sig ha sett en svag punkt. En kontraorder från en arg Rehnskiöld stoppade dock denna attack eftersom han ville fullfölja ursprungsplanen och marschera längre norrut. Så istället för en attack mot lägret marscherade svenskarna på högersidan västerut för att ansluta sig till svenskarna på vänstersidan och sedan rycka fram i nordlig riktning. Det var då Rehnskiöld upptäckte att en tredjedel av infanteriet som leddes av Roos saknades och fortfarande stred bland redutterna. Han tvingades därför avbryta marschen och skicka kurirer till Roos för att leda honom tillbaka till huvudstyrkan. Rehnskiöld skickade även Västmanlands två bataljoner tillsammans med kavalleri söderut för att sammanstråla med Roos bataljoner.

De saknade bataljonerna i mitten hade lyckats att snabbt inta den första redutten, som inte var färdigbyggd, och med lite mer ansträngning även inta den andra redutten. Men den tredje redutten visade sig vara en mycket större utmaning, kanske för att den hade blivit förstärkt med överlevare från de första två redutterna. Hur som helst hade sammanlagt sex bataljoner från tre olika kolonner dragits in i de upprepade försöken att inta denna redutt och drabbats av höga förluster som en följd av det. Detta var en onödig strid eftersom anfallsplanen gick ut på att bara passera reduttlinjen så snabbt som möjligt. En anledning till att detta inte skedde kan vara att den begåvade överste Siegroth, som hade fått uppgiften att sköta attackerna mot redutterna, blev dödligt sårad under striderna och att det istället blev Roos som tog befälet över bataljonerna vid den tredje redutten (dvs. två bataljoner från Dalregimentet, två bataljoner från Västerbottens regemente och en vardera från Jönköpings och Närke-Värmlands regementen). Tydligen blev han så engagerad i striden mot denna redutt att han inte märkte att resten av armén försvann.

När Roos upptäckte att resten av armén var borta beordrade han sina decimerade bataljoner att dra sig tillbaka till utkanten av Jakovetskij-skogen där de skulle vara utom räckhåll från ryssarna. Beslutet att dra sig tillbaka till öster snarare än väster om redutterna innebar emellertid att han skulle vara tvungen att gå igenom ännu ett gatlopp bland redutterna ifall hans bataljoner skulle kunna återförenas med huvudstyrkan. Men enligt den redogörelse som Roos senare skrev visste han inte vart huvudstyrkan hade tagit vägen och när greve Bonde anlände från huvudstyrkan för att visa honom vägen bad han Bonde att vänta medan han omorganiserade sina bataljoner från sex till fyra. Ett vittnesmål från fänrik Petre berättar dock att den döende Siegroth var mycket irriterad på Roos för att han väntade för länge och inte marscherade iväg för att återförenas med huvudstyrkan.

Vid samma tid anlände två ryska styrkor bestående av fem bataljoner och fem dragonregementen, och attackerade Roos bataljoner från olika riktningar. Det är oklart huruvida ryssarna visste att Roos fanns där och var utskickade för att förinta hans styrka eller ifall deras syfte bara var att undsätta Poltavas garnison och att de upptäckte Roos av en slump. Hur som helst så var den styrka som Roos ledde, som före slaget hade varit 3 000 man stark, nu så decimerad, demoraliserad och oorganiserad att de inte kunde erbjuda mycket motstånd. Enligt Roos formerade han sina bataljoner i en öppen fyrkant så att de hade ryggen mot Jakovetskij-skogen, vilket förhindrade dragonerna från att göra mycket skada. En annan källa anger dock att striden började innan svenskarna hann formera den öppna fyrkanten. I vilket fall som helst ska svenskarna i strid mot order ha skjutit den första salva som besvarades av ryssarna med en mer effektiv salva. Efter ytterligare en salva från vardera sidan gick ryssarna till angrepp med bajonetterna vilket fick den svenska linjen att upplösas i massflykt genom skogen. Roos hävdade att kraftig brist på officerare hade gjort det omöjligt att hålla kvar soldaterna i leden.

De som förblev hos Roos marscherade sydöst för att nå platsen där Karl XII:s högkvarter hade legat och där infanteriet hade varit förlagt före slaget. Märkligt nog trodde Roos att detta kunde vara platsen där huvudstyrkan befann sig. Bonde hade inte fått tid att berätta för Roos var den verkligen befann sig innan ryssarnas anföll och separerades från Roos under striden. En möjlig förklaring till varför Roos kunde tro att huvudstyrkan fanns vid det gamla högkvarteret kan vara att han såg de svenska förband som gick runt reduttlinjen på högersidan och felaktigt trott att de fortsatte i den riktningen. Det skulle också kunna förklara varför han tog det ödesdigra beslutet att dra sig tillbaka öster om redutterna snarare än väster (även om han själv motiverade detta med att Jakovetskij-skogen var den som låg närmast honom). Men även med hänsyn till detta så förefaller det väldigt egendomligt att Roos skulle ha kunnat tro att armén gick igenom allt besvär med att passera redutterna bara för att sedan återvända till samma plats som de startade ifrån. Hur som helst, när han återvände dit så fann han ingen svensk huvudstyrka, bara fientliga kosacker. Han beslöt därför att fortsätta sin marsch söderut i hopp om att nå belägringsverken vid Poltava och ansluta sig till den lilla svenska styrka som fanns där.

Under marschen söderut passerade han ett kloster där svensk civil personal hade barrikaderat sig mot ryssarna. Roos erbjöd dem att följa med honom till Poltava men de vägrade. Roos upptäckte senare att vägen till belägringsverken var blockerad av ryssarna så han var tvungen att söka skydd i en övergiven redutt norr om Poltava. Där blev han omringad av ett växande antal ryska trupper som inkluderade artilleri. Klockan nio på morgonen erbjöd ryssarna Roos att kapitulera men enligt honom själv begärde och fick han två timmars betänketid. En annan källa säger emellertid att Roos ville vänta ända till kvällen men bara fick två timmar av ryssarna. Hur som helst berättade ryssarna kort efter att den svenska huvudstyrkan hade blivit besegrad och att Rehnskiöld och många andra hade tagits tillfånga. Om Roos utnyttjade de två timmar han hade fått som han skrev i sin redogörelse är oklart, men sannolikt överlade han med sina officerare som han skrev och kom fram till beslutet att kapitulera. Av den ursprungliga styrkan på 3 000 man återstod nu endast 400 som efter fem timmar av strider marscherade in i rysk fångenskap.

Den svenska huvudstyrkan hade väntat för länge på Roos. Under hela den tidiga morgonen hade den försiktige tsar Peter den store betett sig precis så som svenskarna hade önskat. Genom att vänta inne i sitt befästa läger som han förmodade var säkert hade han gett svenskarna gott om tid att skära av ryssarnas enda reträttväg och positionera sig för att kunna förinta den ryska armén. Men till slut fick även tsaren mod att agera mot de passiva svenskarna vars anfallsplan uppenbarligen inte hade gått som det var tänkt. När han såg svenskarna marschera söderut beordrade han sin armé att marschera ut ur lägret och formera sig på linje. Detta drag skrämde svenskarna som trodde att rysarna var på väg att skära av deras enda reträttväg, så Rehnskiöld beordrade en attack som den svenska armén inte var redo att utföra. Kavalleriet var oorganiserat och Västmanlands regemente hade inte återvänt till sin plats i linjen efter sitt uppdrag att söka efter Roos. Det kraftigt reducerade svenska infanteriet var tvunget att attackera utan understöd från kavalleriet. Dess bataljoner var inte heller koordinerade och ett stort hål öppnade sig i mitten. Svenskarna lyckades pressa tillbaka den ryska linjen något men den bröts inte. Utan ett genombrott och hopplöst underlägsna i antal var nederlaget ett faktum. Den norra flanken var först med att kollapsa när Östergötlands och Närke-Värmlands bataljoner flydde och drog med sig Västmanlands regemente som marscherade bakom dem. Detta lämnade Upplands regemente isolerat och det blev nästan helt förintat av de överlägsna ryska styrkorna. De fyra livgardesbataljonerna på den södra flanken lyckades retirera i god ordning och klarade sig bättre än genomsnittet, men även de drabbades av 52 % förluster. Bredvid dem stod Kalmars och Skaraborgs bataljoner som också drabbades svårt, den senare blev förintad. Tillsammans med kavalleriets förluster på 31 % innebar detta den 28 juni 1709 var den blodigaste dagen i Sveriges historia.

Återstoden av den en gång så stolta karolinska armén kapitulerade tre dagar senare vid Perevolotjna. En ny armé skulle sättas upp för att ersätta den och kriget skulle pågå i ytterligare tolv år. Men Sverige skulle aldrig återhämta sig från detta nederlag och var hädanefter tvungen att gå till defensiven för att försvara sitt krympande territorium. Slaget vid Poltava var krigets vändpunkt och det var Carl Gustaf Roos som hade det olyckliga ödet att vara ansvarig för vändpunkten i detta slag. Han tillbringade återstoden av kriget i rysk fångenskap och dock efter frigivningen i Åbo på vägen hem till Sverige.

Åter till Poltavas startsida.