На поле боя под Полтавой шведы потеряли около 6900 человек убитыми и ранеными, и еще 2800 человек были взяты в плен. Это составляло примерно половину всей шведской армии. Потери русских приблизительно оцениваются в 1345 человек убитыми и 3290 ранеными.
В действительности последствия сражения для шведов были катастрофичными. Оставшиеся в живых солдаты собрались ночью вокруг раненого Карла XII и двинулись на юг, стремясь форсировать Днепр и уйти на территорию Турции. Однако, когда основная часть шведов достигла Днепра у Переволочны, выяснилось, что переправы не существует. Вечером 30 июня король Карл с небольшим конвоем в 300 человек пересек реку, оставив генерала Левенгаупта командовать остатками армии. 9000 шведских кавалеристов и 3200 пехотинцев сдались на следующий день настигшему их русскому отряду. Вместе с ними в плен попало около 10 000 некомбатантов-члены семей, слуги и мастеровые.
Сам Карл XII был фактически интернирован османскими властями и смог вернуться на родину только в 1714 году. К этому времени Швеция потеряла большую часть своих завоеванных владений. В течение года после Полтавы Дания, Саксония и Польша вновь вступили в войну, стремясь захватить часть территории ослабленного шведского государства. Швеция потеряла всю Прибалтику. Русские войска взяли Выборг и Ригу, обезопасив тем самым подступы к Санкт-Петербургу. Сам Петр I сказал о Полтавской битве: «С Божьей помощью был заложен последний камень в фундамент Санкт-Петербурга».
Карл XII скончался в 1718 году во время осады крепости в Норвегии, оставаясь солдатом до последних минут своей жизни. Он был великим полководцем, и его армия продемонстрировала выдающиеся боевые и моральные качества, но во время Полтавской кампании он по всем пунктам уступил Петру I.