Для создания мощной артиллерии было развернуто строительство доменных и молотовых заводов на северо-западе России и на Урале. Особенно важным был ввод в 1701 г . Каменского и Невьянского заводов на Урале, ибо пушки из уральского металла были прочными и дальнобойными. Для пушек нужен был не только чугун, но и медь. Царь-новатор рассылает по стране повеление собрать часть... колоколов. К маю 1701 г . их скопилось в Москве около 90 тыс. пудов. Цифра громадная, но скандала в стране не вызвала — церковь не сочла себя ограбленной. В конечном счете русская армия получила действительно мощную артиллерию, и это сказалось на ближайших результатах войны.

Верно оценив обстановку, Петр I решает сосредоточить войска для наступления в Ингерманландии и Карелии, В августе 1702 г . русские вытеснили шведов с Ладожского озера и района р. Ижоры. После этого была стремительно организована осада Нотебурга (острова-крепости в истоке Невы), которой руководил сам царь. 1 октября начался многодневный обстрел крепости мощной артиллерией, и к 5 октября в крепостных стенах были проломы, а две башни сильно разрушены. Добровольцам раздали штурмовые лестницы, были заготовлены и многочисленные лодки. Ночью 11 октября в крепости возник пожар, а утром начался штурм, длившийся целых 13 часов. В итоге шведы капитулировали. Им было позволено уйти из Нотебурга с почетом (т.е. сохранив знамена, вооружение, имущество и пушки). Число жертв у осаждавших было очень велико. Однако русские воины сделали почти невероятное: они одолели могучие стены Нотебурга с одними лестницами. С тех пор Нотебург (Орешек) стал именоваться Шлиссельбург, т.е. ключ-город, а на памятной медали была выбита надпись: «Был у неприятеля 90 лет».

В апреле 1703 г . после мощного артиллерийского обстрела сдалась крепость Ниеншанц в устье Охты, впадающей в Неву у самого ее устья. Новую крепость решено было основать ближе к морю. Так 16 мая 1703 г . была заложена Петропавловская крепость, положившая начало Санкт-Петербургу. В мае же были взяты древнерусские крепости Ям и Копорье. Через год была укреплена артиллерией крепость в заливе напротив устья Невы. Названа она была Кроншлот и защищать ее было приказано до последнего человека.

В 1704 г . окрепшая в боях русская армия подвергла осаде и штурму Дерпт. Шведы сдались, что позволило быстро перебросить полки под Нарву. Теперь уже тактика русских войск была иной. Русские генералы лишили шведов возможной помощи с моря. Саму Нарву окружили 4 полка. Кроме того, два полка осадили Ивангород. При артобстреле Нарвы важнейшую роль играли батареи за рекой, почти недосягаемые для шведских крепостных орудий. Бреши теперь были пробиты всего за неделю, и 9 августа три колонны осаждающих (1600 человек) пошли на приступ. Бой длился 45 минут и кончился бегством шведов с позиций. Город был взят. Вскоре русские овладели и Ивангородом. В конечном счете к концу 1704 г . русские войска овладели практически основ-нон территорией Лифляндии и Эстляндии. В руках шведов остались лишь три крупных города: Рига, Ревель и Пернау. Все побережье Невы было также в руках России.

Между тем в Польско-Литовском государстве Карл XII имел немалый успех. Он вторгся в Литву, он занял Варшаву, а после блестящей победы над Августом II в Клишовской битве взял и Краков. В Польше и Литве нарастало движение сопротивления, но отсутствие сильной государственной власти и вечные противоречия магнатских группировок мешали организации мощного сопротивления шведам. Если Люблинский сейм летом 1703 г . вроде бы ориентировался на борьбу со Швецией (на основе его решений Литва заключила союз с Россией против Швеции), то уже в конце 1703 г . возникает прошведская Варшавская конфедерация, объявляющая Августа II низложенным. Вскоре ею был даже избран еще один король — познанский воевода Станислав Лещинский. Однако большая часть польского войска оставалась по-прежнему верной Августу II, и в августе 1704 г .