Первая кавалерийская атака шведов была отбита. За первой атакой последовала вторая, за ней ещё ряд атак… Успех уже начал было клониться на сторону шведов. Тогда на помощь конным группам Ренне и Боура подоспел Меншиков с корпусом Волконского. Натиск шведов был остановлен. Предводительствуемая Меншиковым, — в этом бою под ним была ранена третья лошадь, — русская кавалерия перешла в контратаку, и коннице шведов пришлось отступить.
Тогда Карл решил обойти редуты с севера. Под огнём фронтальных редутов, теряя убитых и раненых, шведская кавалерия вынеслась вперёд и развернулась влево от дороги из Полтавы в Петровку. Разгадав манёвр шведов, Меншиков тотчас занял весь промежуток между продольными редутами и Будищенским лесом. Атаки шведской конницы захлебнулись. Контратакуя, Меншиков захватил четырнадцать шведских знамён.
Стремительно отступая, шведская кавалерия расстроила ряды своей же пехоты, двинутой вслед за ней на штурм русских редутов. И атаки шведской пехоты были также отбиты.
Откатившись, пехота шведов перестроилась в густые колонны. Тогда, по приказанию Петра, отступила с поля боя и русская кавалерия, открыв путь пехотным колоннам противника.
Перестроившись и получив приказание Реншильда во что бы то ни стало прорваться сквозь редуты русских, шведская пехота под командованием Левенгаупта быстро и мужественно выполнила это непродуманное, отданное сгоряча приказание — вышла всего в ста шагах перед фронтом русского укреплённого лагеря. И тогда её встретили русские убийственным артиллерийским огнём. Шведы дрогнули; обстреливаемые к тому же и с поперечных русских редутов, они бросились влево, к Будищенскому лесу, и только там смогли навести порядок в своих рядах. Фронт боевого порядка шведам пришлось изменить. Теперь они построились под прямым углом к своему первоначальному положению, фронтом к лагерю русских: пехота — в середине в одну линию, кавалерия — с флангов, в две.
Между тем шесть батальонов из колонны генерала Рооса, не получив своевременно приказания Реншильда, продолжали атаку редутов и теперь, отрезанные от остальной своей армии, отступили к Яковецкому лесу.
Заметив это, Пётр тотчас двинул против них Меншикова с пятью драгунскими полками и пятью батальонами пехоты. На предложение «сдаться без сражения на дискрецию» Роос ответил отказом. Тогда Меншиков «ударил на них с такой жестокостью, — писал после Пётр, — что коль ни отчаянное было сопротивление, порубил их почти без остатка, а командовавшего правым крылом генерал-майора Шлиппенбаха взял в плен».
— Нечем хвалиться, когда из рук валится, — сказал Меншиков, отбирая шпагу у незадачливого шведского генерала.
Вместе с пехотой Рооса сложила оружие и большая часть войск, оставленных Карлом в окопах под Полтавой. Остальные осаждающие крепость разбежались.
Осада с Полтавы была снята.
Обстановка менялась мгновенно…
На обратном марше Меншиков неожиданно наткнулся на спешившийся возле леса большой шведский кавалерийский отряд. Дрогнуло сердце… и, не рассуждая ни минуты, не колеблясь, гикнул он во всю силу лёгких и с шпагой наголо понёсся вперёд. Гикнули остальные, лес откликнулся многоголосым, раскатистым эхом, и не успели шведы опомниться, как драгуны Меншикова уже налетели. Испуганные внезапным нападением, гиканьем, кони шведов плясали, рвались с привязей, кавалеристы, стараясь быстрее, разобраться «по коням», метались у коновязей, срывались со стремян и тут же падали, не успевая выхватить шпагу… И здесь решила дело русская удаль.
«Его светлость, — отписал Пётр в этот день воронежскому коменданту Колычеву, — встретил на дороге неприятельский корпус резервы, состоящий в 3000 человек, которые они поставили позади своего правого крыла при лесе, которых по краткому бою сбил, и без остатку побил и в полон побрал, и потом его светлость паки к главной армии возвратился».
Было уже восемь часов утра, а шведы, построившиеся возле Будищенского леса, всё ещё медлили с наступлением. Тогда Пётр, ободрённый успехом, решил выступить первым. Выведя часть своей армии из укреплённого лагеря, он расположил: двенадцать батальонов пехоты под командованием Голицына на правом фланге боевого порядка, прикрыв их одиннадцатью полками конницы Боура; в центре, в две линии, поставил шестнадцать батальонов Репнина, а левое крыло вверил Меншикову, придав ему шесть полков кавалерии Волконского и двенадцать батальонов пехоты Алларта. Артиллерию Пётр расположил «по новому манеру» — между полками. Ею командовал Брюс. Девять батальонов были оставлены в укреплённом лагере — ретраншементе.