彼得出国访问的目的是要结成一个反土耳其同盟。但是，西欧各国已把注意力转到西班牙王位继承问题上去了。彼得看到结盟无望，只好同土耳其签订停战协定，暂时放弃争夺黑海的战争。
彼得极力为俄国寻找出海口，南方不行，就把眼光投向北方。他同丹麦、波兰结成同盟共同反对瑞典。当时的瑞典是欧洲有名的强国，它拥有一支强大的军队。彼得要同瑞典争夺波罗的海是一个非常大胆的决定，是对俄国的一次严峻考验。1700年秋，彼得率35 000大军包围了瑞典城堡纳尔瓦，开始了北方战争（1700-1721年）。瑞典国王查理十二先发兵打败丹麦，接着带领1万多精兵向俄国发动总进攻。俄军全线崩溃，国家几乎濒临毁灭的边缘。但是，查理认为没有必要继续进攻俄国，而是挥师向南，攻打波兰去了。
惨重的失败并没有使彼得气馁。他利用查理的疏忽，以最大的努力重建军队。恩格斯对彼得的做法作了这样的评价： “纳尔瓦会战是一个正在崛起的民族所遭到的第一次严重的失败……它甚至在失败中学习如何取得胜利。” （恩格斯：《克里木战局》， 《马克思恩格斯全集》第10卷，第601页）
彼得从全国各地征集新兵，加紧训练。为了弥补大炮的损失，他命令每j个教堂交出一个铜钟来铸炮。一年以后，俄国铸出了300多门新炮，比在纳尔瓦损失的多一倍。随着军力的恢复，俄军又开始新的进攻。1703年，俄军占领涅瓦河北岸的瑞典城堡尼恩尚茨。5月16日，在离它不远的兔子岛上，俄国开始修建彼得保罗堡。在这座城堡的保护下，彼得调集大批农民在涅瓦河两岸沼泽地带建起了一·座新的城市——圣彼得堡。1712年，彼得把首都从莫斯科迁到圣彼得堡。这个大胆决定反映了彼得要打通出海口的决心和远见。