Мазепа був у Борзні. 21 жовтня Бистрицький повернувся з шведського табору і прибув до гетьмана сповістити, що за ним слідом незабаром має прибути до Десни шведське військо. За Бистрицьким з'явився в Борзні Войнаровський, який утік вночі од Меншикова: він повідомив гетьманові, що Меншиков їде в Борзну для побачення з помираючим гетьманом. Мазепа, не чекаючи Меншикова, пізно увечері помчав до Батурина. Другого дня Мазепа з Батурина кинувся до Короба, а на третій, 24 жовтня, рано-вранці, переправився за Десну і поїхав до короля із загоном чисельністю 1500 чоловік; з ним були старшини, кілька полковників, сотників і значного товариства. У селі Бахмачі Мазепа заприсягнувся перед ними, що прийняв протекцію шведського короля не заради якоїсь приватної своєї користі, а для добра всієї малоросійської вітчизни і всього козацтва. У свою чергу старшини й усі значні козаки, які були там, присягнули, що приймають протекцію шведського короля і будуть вірні й покірні волі гетьмана.
Меншиков не встиг доїхати до Борзни, як зустрів на дорозі великоруського полковника Анненкова, що перебував при гетьмані, і дізнався від нього, що Мазепа поїхав до Батурина. Меншиков повернув до Батурина і побачив, що на стінах Батуринського замку стояли озброєні люди: міст було розведено. Меншиков посилає в Батурин Анненкова за поясненнями; але Анненкова не пускають. Меншиков їде в Короб, сподівається застати там гетьмана, але перед дорогою дізнається, що Мазепа поїхав за Десну. Лише тут Меншикову почала відкриватися таємниця, і він зрозумів, чому уночі втік від нього Войнаровський; таємниця ця стала ще більше прояснятися, коли до Меншикова приїхали з ближчих місць сотники і просили захистити їх від Мазепи, який перекинувся до неприятеля.
26-го жовтня з Макошина, де була переправа на Десні, Меншиков про вчинок Мазепи сповістив цареві, який перебував з армією у селі Погребках, також на Десні. Фатальна звістка про зраду надзвичайно вразила Петра своєю несподіваністю. Цар одразу ж послав Меншикову наказ укріплювати військом переправу на Десні, щоб не допускати козаків іти за Мазепою, і 28-го жовтня написав до всього малоросійського народу маніфест, в якому сповіщав про гетьманову зраду, яку вчинено, як говорилося у маніфесті, для того «щоби малоросійську землю уярмити під володіння польське і церкви божі та святі монастирі віддати в унію»; давалося повеління генеральній і полковій старшині з'їжджатися в місто Глухів для обрання вільними голосами нового гетьмана. На завершення маніфест сповіщав, що Петро знищує всі побори, що їх наклав колишній гетьман.
Але й Мазепа, у свою чергу, намагався вплинути на малорусів. 30 жовтня він послав стародубському полковникові Скоропадському грамоту з викладом причин, які спонукали його до переходу на бік Карла XII. «Московська потенція вже давно має всезлостиві наміри проти нас, а останнім часом почала відбирати у свою область малоросійські міста, виганяти з них пограбованих і доведених до злиденства жителів і заселяти своїми військами. Я мав від друзів таємне застереження, та й сам ясно бачу, що ворог хоче нас, гетьмана, всю старшину, полковників і все військове начальство прибрати до рук у свою тиранську неволю, викорінити ім'я запорізьке й обернути всіх на драгунів і солдатів, а весь малоросійський народ піддати вічному рабству. З такими-от намірами Меншиков і Голицин поспішили із своїм військом і запрошували старшину в московські табори. Я дізнався про це і зрозумів, що безсильна і невойовнича московська потенція, рятуючись завжди втечею од нездоланних шведських військ, вступила до нас не заради того, щоб нас захистити од шведів, а щоб вогнем, грабіжництвом і вбивством винищувати нас. І ось, за згодою всієї старшини, ми зважилися віддатися в протекцію шведського короля в надії, що він оборонить нас від московського тиранського гноблення і не лише поверне нам права нашої вольності, а й ще примножить й розширить; у цьому його величність запевнив нас своїм незмінним королівським словом і письмовими запевненнями». На завершення Мазепа запрошував Скоропадського діяти із собою заодно, викорінити московський гарнізон у Стародубі, а якщо б це неможливо було, то відійти до Батурина, щоб не потрапити в московські руки.
Негайно після розіслання царського маніфесту про обрання нового гетьмана, Меншиков (31) рушив з корпусом війська до Батурина, Мазепиної столиці, де зачинилися найбільш затяті прибічники Мазепи. Начальствували над батуринським гарнізоном: полковник над сердюками Чечель, осавул Кенігсен, полтавський полковник Герцик і якийсь сотник Дмитро. Меншиков, підступивши до Батурина, послав у місто сотника Маркевича з умовлянням здатися. Чечель, до якого привели Маркевича, сказав, що вони здаватися не будуть без указу свого гетьмана; Чечель при цьому зробив вигляд, нібито не знає нічого про зраду Мазепи. Слідом за Маркевичем, на човні по річці Сейму виплив київський воєвода, князь Дмитро Голицин. Чечель вислав до нього посланців, і, коли Голицин почав їх умовляти, завзяті мазепинці почали зі стін лаятися і стріляти з рушниць. Тоді Меншиков наказав війську переправлятися і ладнати мости. Вночі обложені прислали до Меншикова знову посольство; воно запевнило російського зверхника, що обложені залишаються вірними царській величності й готові впустити війська до замку, але просять три дні строку. Меншиков зрозумів, що це хитрість. Зрадники розраховували, що до них прийдуть шведи на допомогу. Меншиков дав їм строку лише до ранку. О 6-й годині наступного ранку Меншиков учинив приступ і наказав винищувати в замку всіх без розбору, не виключаючи й малят, але залишати в живих начальників, щоб потім їх-скарати. Усе майно батуринців від початку було віддане солдатам, тільки гармати повинні були перейти в казенне майно. За дві години все було скінчене: гетьманський палац, служби й двори старшин – усе було перетворене на попіл. Усе живе було винищене. Кенігсена взяли в полон жорстоко зраненим; Чечель втік, але його спіймали в ближньому селі козаки і припровадили до Меншикова.
6 листопада з'їхалося до Глухова духовенство, у тому числі київський митрополит і два архієреї: чернігівський Іоанн Максимович та переяславський Захарія Корнилович; було чотири полковники, які залишилися вірними: стародубський – Іван Скоропадський, чернігівський – Павло Полуботок, переяславський – Томара й ніжинський – Жураховський; вони прибули із сотниками й козаками своїх полків. Після попереднього молебня наближений боярин князь Григорій Федорович Долгорукий відкрив вибори гетьмана за старовинними звичаями, котрих дотримувалися й з часів приєднання Малоруського краю до Росії. Присутня тут старшина запропонувала в гетьмани Скоропадського, знаючи, що цар бажає його мати гетьманом. Скоропадський, дотримуючись давнього козацького звичаю, відмовлявся, визнавав себе негідним такої честі, посилався на свою старість і радив обрати на гетьмана молоду й заслужену людину. Багато хто з козаків одразу ж вказали на Полуботка, але тут же мусили облишити намір щодо обрання цієї людини, оскільки Петро не затвердив би його, відгукнувшись перед тим про особу Полуботка такими словами: «Він дуже хитрий і може прирівнятися до Мазепи». Отже, обрали Скоропадського. По обранню він склав присягу в церкві, а потім одержував поздоровлення від царя й наближених вельмож. Через кілька днів після обрання, 12 листопада, в соборній Троїцькій церкві після літургії й соборного молебня, було здійснено обряд прокляття Мазепи, що його склав, вірогідно, сам Петро. Духовенство проспівало над портретом Мазепи, прикрашеним орденом Андрія Первозванного, тричі анафему його імені. Після здійснення прокляття, кат проволік портрет вулицею на мотузку й повісив на шибениці. Наступного дня після того відбулася страта Чечеля та інших мазепинців, взятих у Батурині. Духовенство розпорядилося, щоб по всій Малоросії на церковних дверях було прибито оголошення, яким сповіщалося, що Мазепа з усіма своїми однодумцями, котрі перекинулися до ворогів, відлучений від церкви й проклятий. Малоросійські архієреї погрожували таким же відлученням від церкви і від причастя святих Таїн усім тим, хто виявить співчуття зраді або пристане до неприятеля.