В мае 1703 г., командуя отрядом лодок с десантом гвардии, Петр взял на абордаж стоявшие в устье Невы шведские суда «Гедан» и «Астрильд», за что был награжден орденом Святого Андрея Первозванного. Оказавшись без поддержки, гарнизон крепости Ниеншанц капитулировал после обстрела. Все течение Невы оказалось в распоряжении Петра. В сентябре в звании капитана он привел с Олонецкой верфи в Санкт-Петербург корабль «Штандарт»; в октябре, когда шведские суда ушли из Невского устья, Петр сделал промер фарватера около острова и указал место для постройки крепости Кроншлота.
В 1704 г. Петр берет Нарву и Юрьев. Бунт, поднятый на Дону Булавиным, задержал внимание Петра, а тем временем шведы разбили поляков и двинули силы на юг, где к ним присоединился изменивший России гетман Мазепа.
В Воронеже и на Балтике корабельный мастер Петр Алексеевич проектировал и строил различные боевые корабли, в том числе предложенные им русские бригантины, и совершенствовал мореходное мастерство. В 1706 г. Петра I произвели в капитан-командоры. Тем временем Кроншлот и молодой Балтийский флот под командованием К. И. Крюйса успешно отражали попытки шведов высадиться на остров Котлин и в 1705, и в 1706 гг.
27 июня 1709 г. произошло знаменитое сражение под Полтавой. Петр одержал полную победу, и Карлу XII с Мазепой пришлось бежать в Турцию. Петр сразу же продолжил успех и овладел Ригой, Перновом, Ревелем и Выборгом.
13 июля 1709 г. за Полтавскую баталию Петру был пожалован чин арир-адмирала, или шаутбенахта, – флаг подняли на флагштоке подле ставки. В апреле 1710 г. шаутбенахт Петр возглавлял отряд судов корабельного флота со своим флагом на шняве «Мункер». Он сопровождал галеры и транспортные суда с провиантом и артиллерией к войскам, осаждавшим Выборг. Конвоируемые суда находились в большой опасности из-за густого, почти сплошного льда и благополучно достигли цели только благодаря энергичным и решительным действиям Петра. Своевременно доставленные подкрепления способствовали скорой сдаче крепости. В августе-сентябре, неся свой флаг на новых кораблях «Выборг» и «Ревель», Петр плавал до Красной Горки в эскадре адмирала Апраксина.
В 1711 г. Петр совершил неудачный поход на Прут, где чуть не попал в плен к туркам.