Разумеется, гетман не собирался ехать в ставку Петра и потому написал царю, что его мучают «подагричные и хирагричные припадки», а страшные боли мешают ездить верхом. Но царь всё равно требовал приезда Мазепы в русскую ставку. А тут ещё и Меньшиков пригласил гетмана на совещание. И если Пётр далеко, то Меньшиков тут, рядом. Мазепа послал к царскому любимцу своего племянника Войнаровского с известием, что находится при смерти и отъезжает из Батурина в Борзну, где намерен собороваться. Меньшиков искренне пожалел больного старика и решил сам ехать к гетману. Войнаровский тут же предупредил об этом Мазепу, и тот немедленно выехал из Борзны в Батурин, а из Батурина на следующий день — в Короб, а ещё через день гетман рано утром переправился с отрядом в 1500 человек через Десну и поехал в ставку шведского короля. Меньшиков не успел доехать до Борзны, как узнал, что гетмана там уже нет. Меньшиков поворачивает в Батурин, но и там «умирающего» Мазепы тоже уже нет. Меньшиков едет в Короб и узнаёт о переправе гетмана через Десну. Тут только Меньшикову окончательно становится ясно то, чего он не хотел даже подозревать. 26 октября Меньшиков известил государя об измене гетмана.
Конечно, Мазепа «оправдывал» своё предательство высокой целью достижения независимости Украины, а не презренным желанием сохранить собственные власть и богатства. 30 октября Мазепа писал стародубскому полковнику Скоропадскому: «Я … понял, что бессильная и невоинственная московская потенция, спасаясь всегда бегством от непреоборимых шведских войск, вступила к нам не ради того, чтобы нас защищать от шведов, а чтобы огнём, грабежом и убийством истреблять нас. И вот, с согласия всей старшины, мы решились отдаться в протекцию шведского короля в надежде, что он оборонит нас от московского тиранского ига и не только возвратит нам права нашей вольности, но ещё умножит и расширит, в этом его величество уверил нас своим неотменным королевским словом и данной на письме ассекурациею». В конце письма Мазепа предлагал Скоропадскому уничтожить русский гарнизон в Стародубе и присоединиться к нему.
Предательство Мазепы чрезвычайно поразило Петра. 6 ноября в Глухове по приказу царя новым гетманом был избран оставшийся верным России стародубский полковник Иван Скоропадский.
9 ноября 1708 года в соборной Троицкой церкви был совершён обряд проклятия Мазепы. Духовенство пропело над манекеном Мазепы трижды анафему его имени. Потом с манекена сняли знаки ордена Андрея Первозванного, и палач потащил манекен по улице верёвкою и повесил на виселице. По приказу царя Петра для Мазепы была изготовлена огромная медаль весом в двенадцать фунтов с изображением Иуды и надписью: Треклят сын погибельный Иуда, еже за сребролюбие давится». К сожалению, гетман-предатель так и не получил эту награду. Духовенство распорядилось, чтобы по всей Малороссии на церковных дверях прибили объявление, извещавшее, что Мазепа со всеми своими единомышленниками, приставшими к врагам, отлучён от церкви и проклят. Такая же кара грозит всем, кто окажет сочувствие изменникам или пристанет к неприятелю.
