Lyötyään Tanskan ja Venäjän vuonna 1700 Ruotsin Kaarle XII ei pystynyt päättämään sotaa ja sai vasta kahdeksan vuoden päästä kukistettua Puolan. Tänä aikana Venäjän Pietari Suuri oli vahvistanut ja modernisoinut armeijaansa. Pietarin kaupungin perustaminen Ruotsin entiselle alueella oli Pietari Suurelle propagandavoitto. Kaarle pyrki nyt ratkaisevaan hyökkäykseen Moskovaan.
Kaarle marssi Puolasta Venäjälle 1708 suuren armeijan kanssa, mutta venäläiset välttivät suoraa taistelua ja käyttivät sen sijaan poltetun maan taktiikkaa. Kesä oli viileä ja sateinen ja maaston vuoksi huoltoyhteys oli heikko. Kaarle perusti huolto-osaston tuomaan ruokaa ja tarvikkeita pitkää ajanjaksoa varten. 11 000 miehen huolto-osastoa johti kenraali Adam Ludwig Lewenhaupt.
Osastojen välillä ei ollut suoraa viestiyhteyttä ja Kaarle odotti niin kauan kuin suinkin pystyi Lewenhauptin saapumista. Lewenhauptin ollessa enää 130 kilometrin päässä, Kaarle luovutti ja suuntasi etelään Ukrainaa kohti. Kasakkahetmanni Ivan Mazepan johtama Ukraina oli neuvotellut Ruotsin kanssa jonkin aikaa ja tarjoitui nyt sen viralliseksi liittolaiseksi tavoitteena saada itsenäisyys Venäjästä.
Lewenhaupt seurasi Kaarlen armeijaa itään ja sen kimppuun hyökättiin pienen Lesnajan kylän luona (Lesnajan taistelu). Vaivoin vetäytymään päässyt Lewenhaupt päätti liittyä mitä pikimminkin Kaarlen armeijaan, hän jätti kanuunat, karjan ja suurimman osan ruoasta, mikä johti joukkojen keskuudessa kapinamielialaan. Sotilaat varastivat alkoholin ja Lewenhaupt joutui jättämään noin 1 000 juopunutta sotilasta jälkeensä. Kun hänen joukkonsa talvella saavuttivat Kaarlen, jäljellä oli enää 6 000 miestä.
Keväällä Kaarlen armeija alkoi taas edetä, mutta se oli kutistunut noin yhteen kolmaosaan alkuperäisestä koostaan nälän ja pakkasen seurauksena. Sateinen sää haittasi etenkin ruutivarastoja, mikä teki kanuunoista pitkälti käyttökelvottomia. Kaarle alkoi piirittää Pultavan kaupunkia, joka tukki tien etelään. Pietari oli varustanut suuren armeijan puolustaakseen kaupunkia ja saapui Kaarlen selustaan jättäen ruotsalaisjoukot kaupungin ja venäläisten väliin. Taistelun alkaessa Kaarlella oli noin 20 000 miestä ja Pietarilla 45 000. Kaarlen, joka oli piirityksen aikana haavoittunut ja jättänyt komennon marsalkka Carl Gustaf Rehnskiöldille, tavoitteena oli murtaa venäläisten linjat ja paeta pohjoiseen.
