1705 р. гетьман у котре продемонстрував Петру відданість, приславши йому листа від шведського ставленика на польському престолі С. Лещинського, в якому той переконував Мазепу перейти на його бік, обіцяючи щедру винагороду. Після цього цар уже не вірив ніяким доносам на Мазепу.
Та 1707 р. гетьманові довелося пережити прикру історію, пов’язану як з інтимним боком його життя так і з політичною кар’єрою. В 1702 р. Мазепа овдовів. На його очах підростала юна красуня, дочка генерального судді Василя Кочубея, Мотря, хрещениця гетьмана. Мазепа скорив її серце і просив стати його дружиною, але батьки дівчини, посилаючись на церковну заборону шлюбу хрещеного з хрещеницею, відмовили. У родині Кочубеїв вибухну скандал, і дівчина втекла до Мазепи. Щоб не ганьбити кохану гетьман відіслав її до батька, де її життя стало нестерпним. Мотря таємно писала Мазепі про свої муки й особливо про знущання норовистої матері, а він відповідав їй, що нікого у світі не любив так, як її, але знаючи яке лихо вийшло б, якби залишив її у своєму домі, повернув її до батьків. Послання з гіркими докорами слав Мазепі В. Кочубей, у відповідь же гетьман докоряв, що той потурає жінчиним забаганкам і жорстоко поводиться з дочкою.
Розгніваний В. Кочубей, змовившись зі свояком, полтавським полковником Іваном Іскрою, вирішив помстися доносом царю. Петиція складалася з 33 пунктів, та за всієї докладності жоден з них не містив доказів невірності Мазепи Москві. З доносу випливало, що у ставці гетьмана точаться розмови про хід північної війни і зважуються шанси сторін на перемогу. При цьому особистий мотив послання був очевидним.
Петро І почав слідство проти самих донощиків. Іван Іскра під тортурами зізнався, що на цю справу його підбив В. Кочубей, а той, не стерпівши мук, сказав, що замислив усе, бажаючи помститися, й показав цареві низьку листів Мазепи до його дочки. Тоді цар, сам не обтяжений забобонами в амурних справах, звелів обох донощиків передати гетьману для страти за рішенням військового суду. мазепа дав можливість Кочубею та Іскрі втекти до Криму, але вони не захотіли, сподіваючись довести Петрові зраду гетьмана. І 14 липня 1708 року Кочубей та Іскра були привселюдно страчені у присутності Мазепи і його війська у військовому таборі під Білою Церквою.
Мазепа мав зв’язки з Станіславом Ліщинським. Допомагала в цих переговорах княгиня Дольська, особисто знайома з Карлом ХІІ, рідна тітка короля Станіслава Ліщинського, з якою покумився гетьман в Дубні. Він діяв не в інтересах Петра або Карла, а у своїх власних: хотів домогтися незалежності своїх земель. Але основну увагу гетьман скеровував не на Польщу, а на союз зі Швецією. Справа ускладнювалася тим, що Мазепа повинен був зберігати таємницю не лише від старшини, але також і від Польщі, яка не погодилася б на незалежність Української держави.
Відносини Мазепи зі шведами пожвавилися у 1706 р. Ймовірно, що тоді й була укладена між Швецією й Україною. За цією угодою Україна має бути вільною державою, Українським князівством, а Мазепа – довічним князем чи гетьманом. Після його смерті мають обрати заступника, король шведський повинен захищати Україну від ворогів. [ ]
В той же час Мазепа, затаюючи переговори з Карлом ХІІ, веде переговори з Станіславом Ліщинським про федерацію України з Польщею. Лещинський мав визнати Мазепу Чернігівським князем на правах васала Речі Посполитої. Мазепа старався забезпечити для України допомогу з боку Криму, Туреччини, Молдавії, Валахії, православних патріархів Сходу. Справу Мазепи гальмували і примушували до конспірації настрої старшини. Хоч незадоволення політикою Петра І було загальне, але в колах старшини зростало також незадоволення політикою Мазепи, його прагненням до абсолютизму. Такій політиці гетьмана протиставлялися тенденції старшини, яка прагнула участі в управлінні. Свої плани порвати з Москвою гетьман відкрив найвпливовішим із старшин. Крім Олешка, який був утаємничений ще раніше, були сповіщені Ломиковський, Гориенко, Апостол та Зеленський. І вони схвалили план Мазепи.
Щоб розвіяти можливу підозру Петра, Мазепа взяв активну участь у придушенні повстання донських козаків, яке підняв Булавін, хоч вони мусили б бути природними союзниками у боротьбі України проти Москви.
Стан був безвихідним: Україна була заповнена московськими військами, серед старшини не було єдності, серед селянства та козаків виникали заколоти, що їх викликали здирства воєвод, тяжка війна, реквізиції, будівельні та земельні праці.
Збіг обставин вирішив долю України. Карл ХІІ вирішив іти на Москву, щоб детронізувати Петра. Він мав величезну, як на ті часи, армію – понад 70 тісяч вояків. Крім того чекав на допомогу Польщі, Криму, Мазепи. Навздогін Карлові ХІІ з Риги йшов оснащений артилерією та великою кількістю боєприпасів корпус генерала Левенгаупта, але в бою під Лісною 28 вересня 1708 р. був перехоплений і розбитий московськими військами.
Намагаючись швидше скористатись плодами перемоги і ще до кінця 1708 р. розбити основні сили шведів, Петро І наказав Мазепі з українськими полками йти на з’єднання з росіянами до Стародуба. Однак той барився, посилаючись на свою хворобу та інші обставини. Він мусив прийняти остаточне рішення – з ким бути: з Петром чи з Карлом, а фінал війни знову ставав невизначеним. збереженні вірності Петру гарантувало перемогу Росії й утримання України в її складі, причому цар не приховував намірів ввести в ній нову, більш відповідну принципам централізованої держави, форму правління. Цього побоювалися й запорозькі козаки, зокрема близький до Мазепи К. Гордієнко. До того ж, будь-якої хвилини Петро міг дізнатися про таємну угоду між гетьманом і шведським королем. Перехід України на бік Швеції, здавалося б, схиляв шальки терезів у бік Карла, а отже, й самостійної України.
Царські війська наближалися, накази приєднатися до російської армії надходили один за одним. Тоді після нарад, що відбувались у глибокій таємниці, з найближчими людьми, серед яких особливо виділявся молодий обдарований Пилип Орлик. Іван Мазепа нарешті прийняв рішення. 24 жовтня 1708 р. з п’ятитисячним загоном і задіяними в його плані особами з кола козацької старшини він форсував Десну і відкрито пішов на з’єднання з Карлом, сподіваючись, що на його заклик вступити в союз зі шведами відгукнеться вся Україна. Офіційно перехід на бік Карла у відозві до народу мотивувався нестерпністю царського гніту й нищенням споконвічних вольностей і прав українського козацтва, що безперечно відповідало істині. Та Олександр Меншиков, який перебував із військом біля українських кордонів, вжив запобіжних заходів. Він перекрив переправи через Десну, щоб не дати услід за гетьманом перейти на бік Карла українським полкам, і 28 жовтня видав свою відозву до українського народу. Цей маніфест таврував Мазепу як зрадника, що зійшовся зі шведами, щоб закріпачити, українську землю під польське панування, а церкви та монастирі віддати в унію. І народ готовий був повірити московському маніфесту.
Вчинок Мазепи викликав подив і розгубленість не тільки простих людей, а й основної маси козацької старшини. Цього ніхто не очікував. Водночас О. Меншиков 2 листопада захопив гетьманську резиденцію Батурин, перебив там близько 20 тисяч осіб і заволодів запасами зброї та продовольства.