Четыре шведские фрегата, шедшие первыми, увлеклись погоней и зашли в тесный пролив, где они могли только с большим трудом управляться и маневрировать. Тут Голицын велел галерам остановиться и атаковать шведов. Шёблад, шедший на корабле за фрегатами, дал команду своим судам построиться в боевой порядок – развернуться бортом к русским галерам и дать залп бортовой артиллерии. Крупные, с большой осадкой и радиусом циркуляции корабли шведов оказались беспомощными в узком проливе. Два фрегата («Венкер» и «Стор-Фенис») сели на мель и были окружены русскими галерами. Начался абордажный бой. Ни высокие борта, ни абордажные сетки не спасли шведов, фрегаты были взяты в плен.
Два других фрегата, «Кискен» и «Данск-Эрн», попытались выйти на чистую воду, но им помешал маневр Шёблада. Увидев решительную атаку русских и не имея возможности помочь своим фрегатам, вице-адмирал решил сделать фордевинд (поворот по ветру) и, поймав направление ветра, уйти в открытое море. Но времени на перенос парусов до нужного угла не было, и Шёблад приказал бросить якорь, не опуская парусов. Его корабль совершил поворот на месте. Шёблад приказал обрубить канат и идти в открытое море. Этот маневр шведского корабля и перекрыл дорогу фрегатам «Кискен» и «Данск-Эрн», которые были взяты на абордаж. Голицын направил более десятка галер под командованием полковника Чубарова в погоню за флагманским кораблем. Свежая погода помешала погоне, хотя выстрелами пушек с галер была повреждена корма флагмана.
В ходе Гренгамского боя русскими были захвачены фрегаты: «Венкер» (30 пушек), «Данск-Эрн» (18 пушек), «Кискен» (22 пушки) и «Стор-Фенис» (34 пушки).
Шведы потеряли 103 человека убитыми, и 407 человек было опалено раскаленными газами при стрельбе из пушек, что свидетельствует о стрельбе в упор – борт к борту.
В ходе боя 43 русские галеры были столь сильно повреждены, что не могли совершить переход морем, и их пришлось сжечь. Остальные галеры ушли в Або.
Шведские фрегаты были отведены в Ревель, а в августе 1720 г. – в Кронштадт, откуда их торжественно ввели в Неву. Затем они несколько лет служили в русском флоте под прежними названиями.
Гренгамским сражением закончилась кампания 1720 года.
Британское правительство отклонило просьбу шведов оставить эскадру адмирала Норриса на зимовку в Балтийском море. В октябре 1720 г. эскадра ушла в Англию.
В 1720 г. муж королевы Ульрики-Элеоноры принц ГессенКассельский был избран риксдагом на престол и стал именоваться Фредериком I. Любопытно, что 9 (20) августа 1720 г. в Стокгольм прибыл А.И. Румянцев, который от имени Петра I поздравил Фредерика со вступлением на престол. В последние дни пребывания Румянцева в Стокгольме шведское правительство заявило о своем желании «для общего блага обоих государств и пресечения разлития крови» начать мирные переговоры.
12 (23) ноября А.И. Румянцев вернулся в Петербург и доложил Петру о том, что шведы хотят мира. Царь не замедлил с ответом. Он отправил письмо Фредерику I, где советовал «прямо приступить к переговорам о мире», и предложил место переговоров – финские города Ништадт или Руамо.
31 марта (10 апреля) 1721 г. начались мирные переговоры в городе Ништадте (ныне город Усикаупунки). Однако шведы продолжали упрямиться. Они по-прежнему надеялись на Англию.
И действительно, 13 (24) апреля 1721 г. английский флот из 25 кораблей и 4 фрегатов под командованием адмирала Норриса отправился на Балтику. В конце апреля флот прошел мимо Копенгагена и встал у острова Борнхольм.
Из-за присутствия британского флота Петр решил отправить к берегам Швеции только часть галерного флота под командованием П.П. Ласси. Корабельный же флот занял оборонительное положение. Шесть кораблей находились в Ревеле, а остальные – у острова Котлин.
Отряд Ласси состоял из 30 галер, 9 островных лодок, 33 шлюпок и одного бота, на борту судов находилось 5 тысяч солдат пехотных полков и 450 казаков.
Солдаты и особенно казаки Ласси славно погуляли по шведскому побережью. В шведских водах русские галеры захватили и уничтожили 40 шведских каботажных судов. Был разрушен один оружейный и двенадцать железообрабатывающих завода, сожжено три городка, 19 приходов, 79 мыз, 506 деревень с 4 159 крестьянскими дворами.
Погром, произведенный отрядом Ласси, стал последней каплей, принудившей Швецию закончить непосильную для нее борьбу.
30 августа (10 сентября) 1721 г. в Ништадте был подписан русско-шведский мирный договор.
В ходе 21-летней Великой Северной войны Петру Великому удалось вернуть России земли, которые принадлежали ее князьям еще в IX—XI веках, и добиться выхода к морю. Петр поистине «прорубил окно» в Европу. На Балтике появился мощный русский флот.
Тем не менее у Ништадского мира был и серьезный изъян – Петр, торопясь заключить мир, согласился на границу в 120 верстах от новой столицы – Санкт-Петербурга. Поскольку шведская аристократия не смирилась с поражением в войне и мечтала о реванше, такая граница у Выборга становилась источником нестабильности и постоянной головной боли русского правительства.