1700年初北方战争爆发后，于8月对瑞宣战。11月俄军在纳尔瓦初战失利后，进一步进行军事改革，发展军事工业，以利再战。
1701～1704年利用瑞军主力陷入波兰之机，率兵向波罗的海沿岸进攻，先后攻占诺特堡、尼延尚茨堡、纳尔瓦和伊万哥罗德等地。
1703年起在涅瓦河口大兴土木，建立新都圣彼得堡。
1708年初在瑞典国王查理十二率兵大举进攻俄国之际，指挥俄军实施战略退却，诱敌深入，坚壁清野，以小部队不断袭扰、消耗和疲惫瑞军。10月亲率俄军在列斯纳亚附近歼灭A.勒文豪普特指挥的瑞典援军，歼敌9000余人，夺取其全部火炮和辎重。
1709年7月在波尔塔瓦之战中，指挥俄军歼灭瑞军主力，扭转了战局。查理十二率千余人逃往土耳其。
土耳其对俄宣战后，于1711年夏率军南征土耳其，在普鲁特河畔陷入土军和克里木汗国军队重围。因弹尽粮绝被迫乞和，以归还亚速、允许查理十二过境回国为条件，与土耳其停战。随后，恢复对瑞典的进攻。
1714年8月亲率俄国舰队前卫在汉科角海战中击败瑞典舰队，取得海军建立以来首次胜利，自晋海军中将。
1721年9月与瑞典签订《尼斯塔特和约》，夺取大片土地，并取得波罗的海出海口。10月被枢密院封为"大帝"和"祖国之父"；俄国改国号为俄罗斯帝国。
1722～1723年发动侵略波斯的战争，夺取里海西岸和南岸部分地区；同时继续向远东扩张，侵占堪察加半岛和千岛群岛。
晚年曾企图率兵侵占中国长城以北地区，因力量有限而未能得逞。
在位期间，励精图治，对内实行改革，对外进行扩张，使俄国从一个封闭、落后的内陆国家跻身于欧洲强国之列。其军事思想的主要特点是：治军严明，选贤任能；主动进攻，慎重决战等。
