Шведы начали борьбу за Полтавскую крепость 1 апреля 1709 года. Их кавалерийский отряд попытался с ходу влететь в город через его ворота или хотя бы взять «языков». Но ни то, ни другое нападавшим не удалось.
3-го числа королевская пехота под барабанный бой пошла на штурм крепости. Но его отразили пушечной пальбой с бастионов. В последующие два дня приступы повторились: король настойчиво пытался побыстрее покончить с Полтавой, чтобы побыстрее добраться до ее «запасов», обещанных Мазепой и в которых так нуждалась его армия.
4 апреля полковник Келин подготовил осаждавшим неприятный сюрприз. Не успели атакующие батальоны шведской пехоты подойти к крепости на расстояние мушкетного выстрела, как городские ворота распахнулись и навстречу нападавшим устремилось два отряда по 700 человек в каждом. Русские пехотинцы ударили в штыки. Потеряв в ожесточенном рукопашном бою сотню человек, шведы отступили в осадный лагерь.
Король провел еще несколько приступов, но безрезультатно. Тогда шведы торопливо подвели к крепости апроши и
29 апреля они вновь пошли на штурм. На этот раз они сумели ворваться на крепостной вал. Однако осажденные, контратакуя, сбросили нападавших с вала в крепостной ров. Полковник Келин ответил на это несколькими дерзкими вылазками.
Всего за время осады полтавский гарнизон провел более
30 вылазок. Только за два месяца — апрель и май — их состоялось 21! Они стоили королевским войскам 2488 человек убитыми и 44 человека пленными. Особенно удачной оказалась вылазка русской пехоты в ночь на 1 мая. В ходе того ночного боя шведы потеряли полтысячи человек.
Шведская армия не обладала достаточными запасами пороховых зарядов для артиллерии и потому редко обстреливала Полтаву. Не сумели шведы с мазепинцами создать и тесное блокадное кольцо вокруг русской крепости. Ее комендант имел возможность через местных жителей сноситься с авангардом царской армии, которым командовал А.Д. Меншиков.
В ночь на 15 мая русская сторона провела удачную операцию. С бастионов Полтавы был открыт пушечный огонь по неприятельским траншеям. Шведы в лагере изготовились к отражению очередной вылазки осажденных, но ее в ту ночь не последовало. В это время с другой стороны города, по самому берегу реки Ворсклы, со всеми мерами предосторожности двигалась русская пехотная бригада в 1200 штыков полковника Алексея Головина, пробиравшаяся в крепость, ведомая местными жителями. Пехотинцы были одеты в трофейную шведскую форму.
Однако миновать в ночи шведские траншеи не удалось. Русским пришлось пробиваться к крепости в штыковой атаке, которая обошлась неприятелю в 200 человек убитыми и ранеными. Осажденный гарнизон в итоге получил сильное пополнение, поскольку солдаты полковника Головина отличались хорошей боевой выучкой. К тому же каждый нес по небольшому мешку с порохом, запасы которого в крепости подходили к концу.
Шведы продолжали настойчиво штурмовать Полтаву. К середине мая потери осажденных достигали уже почти двух тысяч человек. Однако вылазки за крепостные стены продолжались.
Полковник Алексей Келин продолжал своими действиями удивлять неприятеля. По его чертежам была изготовлена «машина с крюком», наводившая ужас на вражеских саперов и землекопов, пытавшихся заложить в подкопах под вал мины — бочонки с порохом. Изобретение в инженерном отношении не отличалось сложностью: большой крюк с системой тросов наподобие лебедки и приспособление для захвата шанцевого инструмента.
Изготовленную «машину» сразу же опробовали. Снятый с предохранителя тяжелый крюк падал с высоты крепостного вала на работающих королевских саперов. Горе было тому, на кого он обрушивался. Острые зубья захватов цеплялись за обмундирование, и освободиться от них было очень сложно. Перепуганных шведов поднимали наверх. После пережитого потрясения они охотно делились военными секретами.
...Поняв, что малыми силами штурмующих крепость не взять, король Карл XII приказал взорвать крепостной вал любой ценой. Пройдя траншеями через ров, шведы устроили очередной подкоп, заложив под валом несколько бочонков с порохом. Батальоны пехоты изготовились пойти на приступ, чтобы после сильного взрыва через образовавшуюся брешь без промедления ворваться в крепость.
Однако осажденные вовремя заметили минные работы неприятеля. Рассчитав вероятное место подкопа, они подвели к нему под валом встречную галерею. В то время когда осажденные под землей вынимали из вражеского подкопа бочонки с порохом, потушив предварительно зажженный фитиль, изготовившиеся к штурму шведы напрасно ожидали взрыва полтавского вала...
За два месяца обороны полтавский гарнизон сократился вдвое. В крепости все больше становилось раненых и больных. К концу подходили запасы свинца для мушкетов и особенно пороха. Теперь при отражении вражеских приступов и на вылазках все больше приходилось полагаться на штык и собственное мужество.
Приближалась развязка полтавских событий. 4 июня 1709 года царь Петр I привел к Полтаве русскую армию, расположив ее в укрепленном походном лагере у Крутого Берега. Осажденным было послано государево письмо с благодарностью за стойкость и мужество. Послание было запечатано в пустотелую пушечную бомбу и точным выстрелом переправлено в крепость.
На «бомбическое письмо» комендант Алексей Келин ответил таким же своим посланием. В нем он выражал благодарность за монаршье внимание к осажденным и... просил прислать 50 пудов пороха. Царь приказал исполнить просьбу Келина:
«5-го в 10 часу, в город Полтаву начали бросать порох в бомбах. Неприятель, хотя и видел, что многое число в Полтаву бомбы бросают и, дознав, что в оных порох мечется, потому что ни одного взорвания не учинилось, но препятствия в том метании учинить не мог».
...Когда петровская армия перешла на правый берег Ворсклы и еще больше приблизилась к Полтаве, король Карл XII решил предпринять генеральный штурм крепости, чтобы в ходе приближавшегося полевого сражения ее стойкий гарнизон не оказался в тылу у шведской армии. Была и другая причина. Стало известно, что огромная конная армия крымского хана вышла за Перекоп и изготовилась для грабительского набега на московские земли. Падение Полтавы могло подтолкнуть хана начать вторжение.
Штурм 21 июня явился самым серьезным испытанием для защитников Полтавской крепости. Утром того дня большая часть королевской армии стала выстраиваться в поле северо-западнее города. Запорожцы и сердюки оставались охранять королевский обоз. Карл XII не решился посылать их в бой, опасаясь, что обманутые гетманом Мазепой казаки перейдут на сторону русских.
Построение проходило на глазах осажденных. Видя, что предстоит не рядовой приступ, на валы крепости вышли все, кто мог держать в руках оружие. Генеральный штурм Полтавы начался в два часа дня. По условному сигналу ожили осадные траншеи. Пригнувшись, шведские пехотинцы бежали со штурмовыми лестницами к валу. Русские не открывали огня до тех пор, пока первая цепь атакующих не докатилась до подножия крепостного вала: приходилось беречь порох и свинец.
Первые залпы из ружей и пушек только приостановили штурмующих шведов. Король приказывал продолжить атаку крепости. На этот раз Полтаву сильно обстреливали из орудий: от попаданий бомб стали загораться дома. Бой длился до позднего вечера: шведам несколько раз удавалось взобраться на вал, но они не могли там удержаться. Наконец наступила передышка. Она оказалась короткой. В ночь на 22 июня король Карл XII послал на приступ свежие полки. Тысячи пехотинцев вновь раз за разом цепями накатывались на крепость и, оставляя во рву десятки убитых и тяжелораненых, откатывались назад. Под утро бой прекратился.
Король дал своим войскам лишь несколько часов на отдых и вновь послал их на приступ. Генеральный штурм продолжился. Вновь загрохотали пушки. Защитникам, когда у них кончились порох и пули, пришлось совсем тяжело. На крепостных бастионах одна за другой умолкали пушки.
Король требовал взять Полтавскую крепость любой ценой, не считаясь с людскими потерями. Атаки следовали то с одной стороны, то с другой. Атакующие стремились найти слабое место в обороне русского гарнизона, чтобы взломать ее и победить. Но в конце дня наступательный пыл шведской армии иссяк.
После двухдневного неудачного штурма 21 и 22 июня шведы отступили от крепостных валов, как говорится, несолоно хлебавши. За два дня ожесточенных боев гарнизон Полтавы потерял 1258 человек убитыми и ранеными. Шведов осталось лежать под стенами крепости вдвое больше. В целом за период с 1 апреля по 22 июня королевская армия потеряла в бесплодных штурмах более шести тысяч человек.
Полтава выстояла в жестокой осаде, нанеся невосполнимый урон шведской армии. Но и потери ее гарнизона за время осады составили более трех тысяч человек.