Главное направление - борьба со Швецией за выход на Балтику. Начало Северной войны было неудачным для России. В августе 1700 г. король Швеции Карл XII, высадив десант под Копенгаген, вывел из войны Данию. Затем шведские войска высадились в Прибалтике, отбив попытку Августа II взять Ригу. Осенью 1700 г. русские войска осадили крепость Нарву. Но взять ее не смогли. 19 ноября, подошедшие к Нарве войска Карла XII разгромили русскую армию.
Поражение под Нарвой дало толчок к реформам. Петр мобилизует все силы страны для создания регулярной боеспособной армии. Идет строительство новых заводов на Урале. На Олонецкой верфи, в Воронеже, на Северном море строятся корабли. Значительно увеличиваются налоги.
В 1702 г. корпус генерала Б. П. Шереметьева, действовавший в Прибалтике наносит первые поражения шведским войскам у деревни Эрестфер и под Гуммельсгофом. Осенью 1702 г. центр военных действий русских войск был перенесен на берега Невы. В октябре 1702 г. была взята крепость Нотенбург (Орешек) у истока Невы. В начале мая 1703 г. захвачена крепость Ниеншанц в дельте Невы. 16 (27) мая 1703 г. Петр I в устье Невы основал крепость, положившую начало новой столице - Санкт-Петербургу. В 1704 г. были освобождены древние русские крепости Копорье, Ям, взяты Дерпт и Нарва. В 1706 г. - союзник России Саксонский курфюрст Август заключает сепаратный мир с Карлом XII, уступив польский престол ставленнику Швеции. Летом 1708 г. Карл XII переносит военные действия в Белоруссию и на Украину. Шведы надеялись на поддержку гетмана И. С. Мазепы, вступившего в сговор с Карлом XII. Крупное поражение было нанесено шведам 28 сентября 1708 г. У деревни Лесной, был разбит корпус генерала Левенгаупта, шедший с огромным обозом, на помощь войскам Карла XII из Прибалтики. В апреле 1709 г. шведы осадили Полтаву.
27 июня 1709 г. состоялась Полтавская битва между войсками Петра I и Карла XII. Армия шведов была полностью разбита Карл XII и Мазепа бежали в Турцию. Полтавская битва изменила весь ход войны. На сторону России вновь перешла Польша и Дания к "Северному союзу" присоединилась Пруссия и Ганновер. В 1710 г. русские войска взяли Ригу, Ревель, Выборг.
Однако, победы русских войск вызывали недовольство ряда европейских держав и Турции. В ноябре 1710 г. Турция объявила войну России. Летом 1711 г. русская армия под командованием Петра I оказалась в окружении превосходящих сил противника на реке Прут в Молдавии. По условиям перемирия 12 июля 1711 Турции возвращался Азов и разрушалась русская крепость на Азовском море Таганрог. В 1713 г. русская армия развертывает военные действия в Финляндии, принадлежавшей Швеции. Союзники вытесняют Швецию из континентальной Европы. Военные действия переносятся на море.
27 июля 1714 г. молодой Балтийский флот разгромил шведскую эскадру у мыса Гангут. В 1718 г. начались мирные переговоры со Швецией (Аландский конгресс) , сорванные гибелью Карла XII. В 1720 г. русский флот одерживает новую блестящую победу у острова Гренгам. 30 августа 1721 г. в финском городе Нишдадте был подписан мирный договор, по которому Россия получила прибалтийские земли - Лифляндию, Эстляндию, Приневские земли (Ингерманландию) , часть Карелии, города Выборг и Кексгольм.
22 октября 1721 г. Сенат преподнес Петру титул "Отца Отечества", "Великого " и Императора Всероссийского. Россия стала империей и вышла в число мировых держав. В 1722-1723 гг. Петром I предпринят военный поход к берегам Каспийского моря во владения Ирана (Персии) . Русские войска заняли города западной и южной части Каспия. По условиям мирных договоров с Ираном (1729) и Турцией (1724) Россия получила города Дербент, Баку, а также территории вдоль западной и южной части Каспия.