Severien ledde åt Moskvahållet, äfvensom Severiens hufvudort Starodub. Då sålunda denna anfallsväg stängdes, beslöt K. gå till Ukrajna för att fullborda förbindelsen med Mazepa, för att där vinna goda vinterkvarter äfvensom för att därifrån öfver Kiev få öppen väg för det väntade understödet från Polen. Mazepa, som ej rätt gärna såg den svenska hären i sitt eget land, fördröjde emellertid något K:s anmarsch, och därför hann tsar Peters förtrogne Mensjikov intaga och förstöra Mazepas hufvudstad Baturin, samtidigt (de första novemberdagarna) som K. vid Mezin tilltvang sig den af ryssarna försvarade öfvergången öfver Desnafloden. Baturins öde vållade, att Mazepa vid sitt affall från tsaren vann allenast ofullständig tillslutning af kosackerna. Svenska hären fick alltså taga vinterkvarter i ett fientligt land, där den oroades genom smärre angrepp, samtidigt som den fruktansvärdt decimerades af 1708—09 års oerhörda vinterkyla. Om innebörden af de krigsrörelser, som K. under nämnda vinter företog, äro meningarna stridiga; likaså är det på grund af ofullständiga upplysningar svårt att säga, hvilka förberedelser som då träffades för sommarens fälttåg. Att underhandlingar drefvos med de zaporogiske kosackerna och med Rysslands stamfiender, de krimske tatarerna, är säkert liksom äfven, att K. sökte pådrifva konung Stanislaus’ och Krassaus anmarsch från Polen öfver Kiev. Anslutning af zaporogerna vanns också (i mars 1709), hvaremot den polska förstärkningen visade sig draga betydligt längre om, än beräknats. Antagligen i syfte att sysselsätta fienden och locka ut honom på fältet begynte K. i maj 1709 belägra den befästa staden Poltava vid Vorskla. Peter ryckte med en här af omkr. 50,000 man till dess undsättning. Underrättelsen, att K. under en rekognoscering svårt sårats i foten och sålunda ej kunde som vanligt föra befälet, synes ha gjort tsaren böjd att våga ett fältslag; han öfvergick Vorskla och slog n. om Poltava ett befäst läger. Ehuru K. genom smärtorna och den blodförgiftning, hvarmed det vanskötta såret hotade, var oförmögen att med vanlig omtanke leda rörelserna, ville han ej försumma tillfället att upptaga strid, hvarför Rehnsköld fick befallning att gå till anfall. Angreppet, som verkställdes 28 juni och hvari 12,000 svenskar deltogo, slutade med nederlaget vid Poltava (se d. o.), en svensk förlust af omkr. 5,000 man i döda och fångar (bland de senare K. Piper och Rehnsköld) samt den återstående härens afmarsch mot s. längs Vorskla. K:s afsikt var nu att föra sina trupper in på tatarernas område för att där vinna anslutning och fullfölja kampen. Bland hans souschefer rådde emellertid förvirring och delvis modlöshet. Sedan hären framkommit till vinkeln mellan Vorskla och Dnjepr, förmådde generalerna K. att med ett följe af omkr. 400 man (dessutom följde Mazepa samt af egen drift ett par tusen af hans kosacker) öfvergå Dnjepr för att skynda förut till tatarerna och förbereda härens mottagande; trupperna skulle under ledning af Lewenhaupt och K. G. Creutz föras efteråt. Sedan konungen aftågat, grep modlösheten bland befälet omkring sig, och då en rysk ströfkår af 9,000 man under Mensjikovs befäl dykte upp i n. samt Mensjikov tilltagset uppfordrade svenskarna till kapitulation, gaf man gehör åt denna tanke och kapitulerade utan försök till motstånd. Genom kapitulationen vid Perevolotjna 1 juli råkade omkr. 9,000 ännu stridbara samt 5,000 sårade och sjuka i rysk fångenskap. För K:s vidare planer innebar kapitulationen ett fruktansvärdt slag. Väl hade han med sig ett ganska betydande följe — den svenska och kosackiska kolonien vid Bender, där han sedan aug. 1709 slog sig ned, räknade väl 2,000 personer — och väl var hans namn så respekteradt och fruktadt, att såväl fiender som vänner alltjämt med synnerlig uppmärksamhet följde hans förehafvanden. Men ehuru hans kvarter några år framåt bildade en rätt betydelsefull fristat på turkiskt område, saknade han där de själfständiga maktmedel, som allena hade kunnat rätt imponera på Höga porten och dess vasall tatarkanen. I stället för att vara en betydelsefull bundsförvant blef han nu en hjälpsökare, hvars egna resurser voro ganska ovissa. Väl syntes understöd från konung Stanislaus och general Krassau vara att påräkna (jfr Gyllenkrook 1), men utsikterna härför försvunno inom kort. August den starke förnyade nämligen omedelbart efter budskapet om svenskarnas olycka i Ukrajna sina förbund med tsaren och Danmark samt inträngde på hösten 1709 åter i Polen, där hans forna anhängare slöto sig till, så att Krassau tvangs att draga sin af sjukdom försvagade här till Pommern, åtföljd af konung Stanislaus. K. räknade emellertid på att, om sultan Achmed förmåddes till krig mot Ryssland, en svensk armé, sedan danskarnas anfall på Skåne tillbakaslagits, skulle kunna tåga honom till mötes, åter stärkande Stanislaus’ parti. Det var särskildt denna förhoppning, som gjorde honom så fullständigt afvisande mot det af Preussen och August den starke gjorda försöket att neutralisera Sveriges tyska besittningar. Det turkiska kriget kom verkligen till stånd 1711 och hade vid Pruth ändat med tsar Peters fullständiga nederlag och fångenskap, därest ej den mot K. hemligen fientlige storvesiren Mehemed Baltadsji afslutit en snöplig fred (juli 1711). De gynnsammare utsikter, som täta storvesirskiften samt nya turkiska krigsförberedelser mot Ryssland samma och följande år syntes bringa, förverkligades ej. Stenbocks tyska expedition 1712, hvars mål var att gå K. till mötes, misslyckades genom den öfverlägsna styrka, hvarmed fienderna kommo emot honom, och slutade med kapitulationen i Tönning (maj 1713). August den starke hade emellertid framgångsrikt intrigerat i Konstantinopel samt med tatarkanen och seriaskeren i Bender, att den svenske konungen skulle tvingas lämna Turkiet, naturligtvis för att han i Polen skulle infångas af sina fiender. När K. resolut satte sig till väpnadt motstånd mot ett dylikt försök, kom det till strid vid Bender (se Kalabalik) 1 febr. 1713, som väl slutade med konungens fångenskap, men tillika väckte så starkt uppseende, att sultanen föranleddes till en ordentlig undersökning af de skäl, som framkallat ”järnhufvudets” förtviflade försvarskamp. Så afslöjades intrigspelet, sultan Achmed straffade de brottslige samt återupptog ånyo för en kort tid sina krigsplaner mot Ryssland, under det att K. hölls i förvar i Demotika nära Adrianopel. Från april till början af nov. 1713 vistades K. å slottet Timurtasch, men återvände sedan till Demotika. Under omkr. elfva månader af sin fångenskap låg K. till sängs, en tid på grund af sjukdom, eljest enligt Nordbergs uppgift för att lättare kunna afvisa turkiska dignitärers påträngande och för honom förödmjukande fordringar om