Двадцать один год Мазепа был при власти, девятнадцать из них с Петром I. Император считал его своим ближайшим другом, соратником и советником: вторым в Московском царстве он был награжден голубой андреевской лентой, в то время как сам царь получил такую награду четвертым. Иван Степанович стал одним из богатейших людей того времени: владел 19 654 дворами в Украине и 4117 дворами на юге России (всего около 120 тысяч душ, из них 20 тысяч в близлежащих российских уездах), роскошной библиотекой, фантастической коллекцией оружия; за счет собственных средств построил 26 соборов, церквей и колоколен, в том числе и за пределами Украины. Первый капитал он сколотил на спекуляции украинским самогоном в российской столице. Не ущемлял он и казацкую старшину: всячески содействовал росту ее влияния в обществе, укреплению ее экономической базы и социального положения. В годы правления гетмана 75 % плодородных земель на Украине были скуплены военным начальством и монастырями, рядовые казаки арендовали земельные участки фонда «свободных военных» имений. Старшине разрешалось заниматься промышленным предпринимательством, в качестве бесплатной рабочей силы использовать подчиненных казаков. При И. Мазепе прежде избираемые на свои должности полковники стали наследственными хозяевами своих полков. Процесс концентрации старшинских поместий сопровождался сосредоточением политической власти в руках высшей старшины, которая объединялась в «бунчуковые и знатные военные товарищества», освобожденные от всяких местных (полковых или сотенных) обязанностей. Судились они только Генеральным судом. Таким образом, Иван Мазепа создал верхушку казачества, своим положением обязанную только ему и находящуюся в его юрисдикции. Во время его правления резко ухудшился (в сравнении с сельским населением Польши времен Б. Хмельницкого) статус крестьянства. Увеличились денежные и натуральные повинности в «свободных военных» поместьях и гетманских и старшинских угодьях. Обычный односуточный размер барщины повысился до двух, а нередко и до трех дней в неделю.

В конце октября 1708 г. Мазепа вместе с гетманской казной (оставив тем самым без денежного довольствия 27 тысяч реестровых казаков, отказавшихся следовать вместе с ним) открыто перешел на сторону шведов, пообещав Карлу XII 50 тысяч казацкого войска, продовольствие и удобную зимовку. Однако в ставку короля Мазепе удалось привести около 10 тысяч человек: до 3 тысяч казаков (из 30 тысяч общей численности левобережного казачества), подчинявшихся ему непосредственно, и 7 тысяч запорожцев под началом кошевого атамана Константина Гордиенко, выступивших под лозунгом, «чтобы в Малороссии не было старшины и чтобы весь народ был вольными казаками, как в Сечи».

Избранный 6 ноября 1708 г. гетманом Иван Скоропадский остался верным союзником России.

12 ноября 1708 г. митрополит Киевский, Галицкий и Малыя России Иоасаф (Кроковский, украинец польского происхождения, родом из Львова) в Троицком соборе Глухова в присутствии Петра I ив сослужении других украинских архиереев совершил литургию и молебен, после чего «предал вечному проклятию Мазепу и его приверженцев». В тот же день в Успенском соборе Москвы в присутствии царевича Алексея Петровича украинец по национальности и Местоблюститель Московского Патриаршего престола Митрополит Рязанский и Муромский Стефан (Яворский) в сослужении собора архиереев предал Мазепу анафеме.

Мазепа почти сразу же осознал ошибочность своего поступка. В конце ноября 1708 г., менее чем через месяц после своего перехода, он послал к Петру I миргородского полковника — будущего гетмана Д. Апостола с предложением при его (Мазепином) содействии пленить шведских короля и генералов с последующей их передачей России. Но царь больше тому не доверял.

27 марта 1709 г. в Великих Будищах гетманом Иваном Мазепой, королем Швеции Карлом XII и кошевым атаманом Войска Запорожского Константином Гордиенко был заключен Союзный договор о совместной борьбе против московского царя Петра I. Согласно подписанному документу, Украина провозглашалась «на вечные времена свободной от всякого чужого посягательства», Запорожье присоединялось к шведско-украинскому союзу, шведский король давал обязательство не заключать мира с Россией без выполнения союзных обязательств. Помимо этого Мазепа согласился стать данником польского короля (то есть безвозмездным пользователем земли) с получением гетманства в Белой Руси и титула князя Витебского и Полоцкого воеводств.

27 июня (8 июля) 1709 г. в сражении под Полтавой шведы были наголову разбиты войсками Петра I. Османская империя отказалась выдать беглого гетмана русским властям. Агентуре Преображенского приказа, унаследовавшего функции прежнего Приказа тайных дел, ставится задача разыскать, пленить и живым доставить Мазепу к царю для награждения «Орденом Иуды», специально отлитым в его честь. Церемония не состоялась: 22 сентября (2 октября по новому стилю) 1709 г. в г. Бендеры 70-летний гетман скончался (похоронен в церкви Святого Юрия в Галаце; его преемником стал писарь Пилип Орлик), а в России на всех без исключения украинцев начались гонения как на изменников.

11 мая 1709 г., с помощью реестрового казацкого полковника — агента Преображенского приказа Игната Галагана, который знал систему оборонительных укреплений Сечи, крепость по приказу Петра I за участие запорожцев в войне на стороне шведов была взята, сожжена и полностью разрушена. Она возродилась лишь в 1735 г. при императрице Анне Иоанновне (с этого времени реестровых казаков стали именовать «выборными казаками»).

Чтобы хоть как-то остудить гнев великороссов, 11 марта 1710 г. Петр издал особый манифест, запрещавший под угрозой жестоких наказаний и смертной казни за важные обиды называть и «верных подданных малороссийского народа», храбро сражавшихся со шведами на стороне России, изменниками из-за Мазепы.

В этот же год преемник Мазепы гетман в изгнании Пилип Орлик создает первую украинскую конституцию, которую он намеревался ввести в случае получения реальной власти на Украине. (24 июня 2011 г. творцу этого документа в г. Киеве в сквере на пересечении улиц Липской и Пилипа Орлика напротив Кловского дворца, где находится Верховный суд Украины, открыт памятник.)

В своей «Истории Петра Великого» французский просветитель и философ Вольтер написал о Полтавской битве, что это единственное во всей истории сражение, следствием которого было не разрушение, а счастье человечества, ибо оно позволило Петру идти дальше по пути преобразований.

При этом не забыл царь и сведений агентуры, добытых ею на территории, временно занятой шведами. Тогда агентурные источники сообщали о массовой заготовке медперсоналом шведских госпиталей определенных видов растений, произраставших на Полтавщине. Как выяснилось, впоследствии из этого сырья изготавливались медпрепараты, доселе не применяемые в России. В ходе послевоенного обустройства страны Петр I распорядился создать в Лубнах одну из первых на территории России аптек, изготавливающих лечебные средства на основе местных целебных растений. (В советские времена в 13 кмот города в с. Березоточа существовал известный на весь Союз уникальный Научно-исследовательский институт лекарственных растений. Тогда львиная доля всех фитопрепаратов СССР изготавливалась на его производственной базе. В настоящее время институт преобразован в исследовательскую станцию лекарственных растений.)