Dazu kam, dass in Schweden 1697 ein neuer König gekrönt wurde, der nur fünfzehnjährige Karl XII. Die Gegner Schwedens schlossen sich 1699 zu einer Allianz zusammen und im Februar des Jahres 1700 marschierte eine sächsische Armee in Livland ein. Überraschenderweise blieb der Adel aber dem schwedischen König gegenüber loyal, wodurch die Einnahme von Riga scheiterte. Auch der polnische Adel fühlte sich von seinem König hintergangen und erklärte, dass man nicht im Krieg gegen Schweden sei.
Am 11. März erklärte Dänemark Schweden den Krieg und fiel im Herzogtum Schleswig-Holstein-Gottorf ein. Damit wollte man einem Zweifrontenkrieg zuvorkommen. Schweden wurde aber von Frankreich finanziell unterstützt - und England sandte eine Flotte, um es Karl XII zu ermöglichen, in Dänemark zu landen. Das tat dieser auch und begann eine Belagerung von Kopenhagen. Am 18. August kapitulierte der dänische König, aber schon am Tag darauf erklärte Russland Schweden den Krieg. Russland begann die feindlichen Handlungen mit einer Belagerung von Narva, im östlichen Estland. Das stark befestigte Narva bot aber Widerstand, bis Karl XII mit seinem Heer zum Entsatz kam. Mit der Hilfe eines Schneesturms im Rücken griffen die Schweden sofort an und hatten noch am selben Tag die russische Armee in die Flucht geschlagen. Man eroberte die gesamte russische Artillerie (180 Geschütze), über 20.000 Musketen und die Kriegskassa des Zaren. Das war vermutlich der größte militärische Sieg der schwedischen Geschichte - kein Wunder daher, dass heute viele Städte einen Narvaweg besitzen.

Der polnische König, August II, bot nun Karl XII einen Friedensvertrag an, was dieser jedoch ablehnte. Es wäre vielleicht klüger gewesen, weiter nach Russland zu marschieren und Zar Peter zu einem Frieden zu zwingen. Statt dessen fiel Karl XII in Polen ein und jagte jahrelang hinter August her, was Peter I Zeit genug gab, um seine Armee wieder aufzubauen. Die Schweden besiegten die sächsische Armee in Schlacht nach Schlacht und gewannen abermals Artillerie und Kriegskassa. August II war nun bereit, hohe Konzessionen zu machen, er wollte allerdings König bleiben. Und gerade das wollte Karl XII nicht. Unter seinem Schutz (und mit der Hilfe Frankreichs) wurde Stanislaus I. Leszczynski zum König gewählt. Polen schloss gleich danach Frieden mit den Schweden, die 1706 auch in Sachsen einfielen und Ende des Jahres unterzeichnete auch August II einen Friedensvertrag.

Während die Schweden tief in Polen in Schlachten verstrickt waren, griff Russland die schwedischen Besitzungen in Estland und Livland an und fügte den dort schwach besetzten Verteidigern Niederlage nach Niederlage zu. Nach der Brandschatzung von Livland wandten sich die Russen gegen Ingermanland und waren auch hier erfolgreich. 1703 begann der Zar mit dem Bau einer Festung an der Newamündung, aus der schließlich St. Petersburg als neue russische Hauptstadt hervorgehen sollte. 1706 fiel Narva in russische Hände, wodurch die Eroberungen in Ingermanland geschützt werden konnten.

1707 lehnte Karl XII mehrere Friedensangebote des Zaren ab und beschloss schließlich im September dieses Jahres in Russland einzumarschieren, das war der einzige seiner Gegner, der noch übrig geblieben war. Anfangs gelang es Karl XII wieder, die Russen in Schlacht nach Schlacht zu besiegen. Aber schließlich litt die schwedische Armee unter Versorgungsmängeln, da die Russen das Prinzip der verbrannten Erde verwendeten.
Ein schwedisches Heer, das, aus Finnland kommend, St. Petersburg zerstören sollte, musste sich unverrichteter Dinge wieder zurückziehen, da die Stadt zu sehr befestigt war. Im Herbst 1708 erbeuteten die Russen in Polen den schwedischen Versorgungstross, der mit Nachschub unterwegs war. Gleichzeitig bekamen die Schweden ein Angebot von den ukrainischen Kosaken, in die Ukraine zu kommen und von dort aus gemeinsam gegen die Russen vorzugehen. Obwohl man Karl XII von diesem Unternehmen abriet, beschloss der König, in die Ukraine zu ziehen. Aber die Russen waren schneller und vernichteten einen Großteil der ukrainischen Streitkräfte. Gleichzeitig war dieser Winter der härteste in diesem Jahrhundert, was der schwedischen Armee fürchterlich zusetzte. Trotz dieser Dezimierung beschloss Karl XII, die Stadt Poltawa zu belagern, um an die Vorräte zu kommen. Doch die Stadt hielt stand, bis ein russisches Heer zum Entsatz kam. Die Schweden wurden vernichtend geschlagen. (Interessanterweise gibt es in ganz Schweden keinen Poltawaweg ...)
Jetzt wollte Karl XII den Rückzug nach Süden antreten, über das Gebiet des Osmanischen Reiches, was bewilligt wurde, weil auch die Osmanen den Russen nicht gut gesinnt waren. Von dort wollte er seine verbleibende Armee nach Polen zurückführen. Es gab jedoch nicht genug Boote, um die gesamte Armee über den Dnjepr zu evakuieren. Daher wurden nur die Verwundeten und der König mit einer Eskorte hinübergeschifft. Der Rest der Armee sollte sich wieder nach Norden durchschlagen, unter der Führung von General Lewenhaupt. Dieser kapitulierte jedoch, als die Russen sich in den Weg stellten. Damit war der schwedische Offensivkrieg zu Ende und das Unterfangen von Karl XII war kläglich gescheitert.

Nach der schwedischen Niederlage bei Poltawa kündigte August (nun nur mehr I von Sachsen) den Friedensvertrag und marschierte mit sächsischen Truppen wieder in Polen ein. Auch Hannover und Dänemark griffen jetzt in den Krieg ein. Letzteren gelang es, Schonen zu besetzen, sie wurden aber nach drei Monaten wieder vertrieben. 1710 ergab sich Riga und 1712 eroberte Dänemark das Herzogtum Verden. Zar Peter I bemächtigte sich 1713 Südfinnlands, um seine neue Hauptstadt abzusichern. In der Seeschlacht bei Hangö im Jahr 1714 vernichteten die Russen auch die schwedische Flotte. Stralsund (eine der letzten schwedischen Besitzungen am Festland) wurde nahezu jährlich belagert, aber es dauerte bis 1715 bis die Stadt fiel. Karl XII entkam in einem Fischerboot. Er hatte auch in der Zwischenzeit etliche Friedensangebote stursinnig abgewiesen.
Im Gegenteil, der schwedische König führte weiterhin Krieg. 1716 begann er mit der Belagerung von Christiania (heute Oslo). Bei der Festung Fredrikshald (ebenfalls in Norwegen) wurde er 1718 von einer Kugel am Kopf getroffen und tödlich verwundet. Man spekuliert heute noch, ob die Kugel wirklich von Gegner und nicht aus den eigenen Reihen gekommen war, denn seine Soldaten waren schon lange kriegsmüde. Dieses Bild passt allerdings nicht in die Weltanschauung der rechten Nationalisten in Schweden, die Karl XII heute noch für seine anfänglichen Erfolge verehren.
In den nächsten zwei Jahren folgten Friedensschlüsse mit allen Widersachern Schwedens, ausgenommen Russland. Der Zar beschloss jetzt, Schweden selbst zu attackieren, was in den Jahren 1719 bis 1721 zur Folge hatte, dass im Prinzip alle küstennahen Städte von Norrköping im Süden bis Torneå ganz im Norden zerstört wurden. Am 10. September 1721 folgte schließlich der Frieden von Nystad. Die schwedischen Gebietsverluste waren enorm, es blieben eigentlich nur die Gebiete vom heutigen Schweden und Finnland übrig (siehe Karte).
Damit hatte Schweden seine Großmachtstellung in Europa verloren, was jedoch auch heute vielen Schweden noch nicht klar geworden ist.