Полагая, что целью Карла XII является лишь детронизация царя, а не захват российских земель, такие вельможи, как Б. Шереметьев, Д. Головкин, клан Голицыных, склонны были одобрить позиции И. Мазепы. Наконец, помощь шведам в борьбе с Россией обещал крымский хан Девлет-Гирей II — без сомнения, с ведома Стамбула.
В конце октября 1708 года гетман, под сильным давлением со стороны таких старшин, как полковники Д. Горленко, Д. Апостол, Д. Зеленский, генеральный обозный И. Ломиковский, после долгих колебаний и раздумий принял роковое для себя (впоследствии оказалось, что и для части населения Украины) решение. В ноябре с 4—5 тысячи казаков (через несколько дней большинство их разбежалось) И. Мазепа прибыл в штаб-квартиру Карла XII. Народные массы, казачество, большинство старшин не откликнулись на универсал гетмана, в котором он объяснял причину смены протектора и призывал поддержать его планы. Только запорожцы, не дождавшись 40-тысячной армии Девлет-Гирея II, под руководством кошевого атамана К. Гордиенко в марте 1709 года присоединились к гетману и его немногочисленным сторонникам. Они уничтожили русские гарнизоны в ряде населенных пунктов южной Полтавщины, а пленных отправили к татарам и шведскому королю. Несколько тысяч запорожских казаков совместно со шведами участвовали в осаде и штурмах Полтавы, а К. Гордиенко даже предлагал Карлу XII взять ее силами только сечевиков. В отместку три драгунских полка под командованием бригадного генерала П. Яковлева и отряд украинских казаков И. Галагана в начале июня 1709 года овладели Сечью, уничтожив часть запорожцев, а также рядом казачьих крепостей Запорожской Сечи. Часть сечевиков спаслась, основав Новую Сечь в урочище Олешки, контролируемом Крымским ханством.
Учиненная А. Меншиковым 2 (13) ноября 1708 года так называемая Батуринская резня, поражение шведской армии под Полтавой 27 июня (8 июля) 1709 года, развернувшаяся против шведов партизанская борьба украинского народа на Левобережье разрушили все надежды И. Мазепы.