В отместку за своё поражение Мамай осенью 1378 г. совершил опустошительный набег на Рязанскую землю: «Видевъ же Мамаи изнеможение дружины своея прибегшее къ нему, а иныя избиты князи и велможи, и алпауты, и многыя вои своя изгибша. И разгнева же ся зело Мамаи и възъярися злобою, и тоя же осени събравъ останочьную силу свою и съвъкупи воя многы, поиде ратью въборзе, безъ вести изгономъ на Рязанскую землю. А князь великии Олегъ не приготовился бе и не сталъ противу ихъ на бои, но выбежали изъ своея земля, а градъ свои поверже, и пребежа за Оку реку. Татарове же пришедше и градъ Переяславль и прочии грады взяша, и огнемъ пожгоша, и волости и села повоеваша, а людеи много посекоша, а иныя въ полонъ поведоша, и възвратишася въ страну свою, много зла сътворивше земли Рязанскои»²⁴².

В 1379 г. Мамай не предпринимал активных действий против Руси. Однако 30 августа этого года в Москве был казнён Иван Вельяминов. Согласно сообщению Никоновской летописи, он был схвачен в Серпухове на пути из Орды. По всей видимости, сын последнего московского тысяцкого был послан Мамаем в Тверь с целью побудить её князя возобновить военный союз с Ордой против Дмитрия Московского.

Летом того же года Мамай захватил Дмитрия-Митяя – ставленника московского князя, направлявшегося в Константинополь для поставления в русские митрополиты вместо Алексея, скончавшегося в феврале 1378 г. Ещё в 1375 г. константинопольский патриарх назначил митрополитом Литвы болгарина Киприана с условием, что после смерти Алексея он объединит под своей властью митрополию всей Руси. Однако московский князь не согласился с этим назначением, справедливо видя в Киприане литовского ставленника. Когда в июне 1378 г. Киприан приехал в Москву, он был схвачен людьми Дмитрия Ивановича и выдворен обратно на литовскую территорию. Вместо него Дмитрий выдвинул кандидатом в митрополиты своего духовника Митяя, которого и арестовали татары на пути в Константинополь. Однако вскоре Митяй был отпущен Мамаем, и ему даже был выдан ярлык по образцу ярлыков, которые ранее выдавались ханами Золотой Орды русским митрополитам. Выдан он был от имени хана «Тюляка», т.е. (Мухаммада-) Бюляка: «Бесмертнаго Бога силою и величествомъ изъ дедъ и прадедъ Тюляково слово Момаевою дядиною мыслию» (полная редакция); «Безсмертнаго Бога силою и величествомъ изъ дедъ и прадедъ отъ первыхъ царей и отцевъ нашихъ мы Тюлюбекъ царь слово реклъ Мамаевою мыслию дядиною» (смешанная редакция)²⁴³.

О хане Мухаммаде-Бюляке, не называя его имени, упоминают русские летописи в рассказе о битве на Воже: «Се бысть побоище прилучися месяца Августа 11 день, на память святого мученика Еупла диакона, въ среду при вечере, и поможе Богъ князю великому Дмитрею Ивановичю, одоле ратнымъ, и победи врагы своя, и прогна поганыхъ Татаръ, и посрамлени быша окааннии Половци, възвратишася съ студомъ безъ успеха нечестивии Измалтяне, побегоша, гоними гневомъ Божиимъ, прибегоша въ орду къ своему царю, паче же къ пославшему Мамаю, понеже царь ихъ, иже въ то время имеаху себе, не владеаша ничимъ же, и не смеаше ничто же сътворити предъ Мамаемъ, но всяко стареишиньство съдержаше Мамаи, и всеми владеаше въ орде»²⁴⁴.

Вероятно, выдавая ярлык митрополиту, Мамай надеялся привлечь на свою сторону Русскую церковь в предстоящем решающем столкновении с московским князем. Надежды на это оказались тщетными, однако на этот раз татарскому правителю удалось договориться о совместном военном походе против Москвы с Литвой. Великий князь Ольгерд умер в 1377 г., передав по завещанию литовский престол своему сыну от второй жены Ягайле. Это вызвало недовольство дяди Ягайлы Кейстута и его старших братьев. Зимой 1377—1378 гг. из Литвы на Русь бежал Андрей Ольгердович, княживший с начала 1340-х гг. в Полоцке: «На ту же зиму прибежа во Пьсковъ князь Литовьскыи Ондреи Олгердович, и целова крестъ ко пьсковицамъ; и поиха на Москву из Новаграда къ князю к великому къ Дмитрию, князь же прия его»²⁴⁵. Поездка Андрея к московскому князю определённо преследовала целью заключение договорённости о совместных действиях против Ягайлы. В ответ на это Ягайло поручил своему родному брату Скиргайле договориться о мирном соглашении с Тевтонским орденом. Такое соглашение было заключено в Давыдишках в мае 1380 г., что развязало Ягайле руки для действий против Руси. Видимо, именно в это время литовский великий князь и договорился с Мамаем о совместном военном походе на Москву.

Зимой 1379—1380 гг. Дмитрий Московский отправил своё войско, в составе которого находился и Андрей Ольгердович, в поход на подвластную Литве Северскую землю: «Тое же зимы князь великии Дмитреи Ивановичь, собравъ воя многы и посла съ ними брата своего князя Володимера Андреевича да князя Андрея Олгердовича Полотьского да князя Дмитрея Михаиловича Волыньскаго и иныя воеводы и велможи и бояре многы и отъпусти я месяца декабря въ 9, въ пятокъ, отъпусти ихъ ратию на Литовьскыя городы и волости воевати. Они же сшедъшеся взяша городъ Трубческы и Стародубъ и ины многы страны и волости и села тяжко плениша, и вси наши вои, русстии полци, цели быша, приидоша въ домы своя со многыми гостьми»²⁴⁶.

Войска московских князей никогда ранее не заходили так далеко на юго-запад от своих владений. По-видимому, успех этого похода был обеспечен в значительной степени поддержкой местного населения и князей, недовольных владычеством Литвы. Об этом свидетельствует также и факт перехода на сторону русской рати брата Андрея Ольгердовича Дмитрия, княжившего в Трубчевске: «Князь Трубческыи Дмитрии Олгердович [ь] не сталъ на бои, ни поднялъ рукы противу князя великаго и не биася, но выиде изъ града съ княгинею своею и з детми и съ бояры своими и приеха на Москву въ рядъ къ князю великому Дмитрею Иванович [ю], бивъ челомъ и рядися у него»²⁴⁷. Однако при этом Москве не удалось поставить Трубчевское княжество под свою власть. По-видимому, оно было присоединено Ягайлой к владениям его брата Корибута, которому как раз в это время была пожалована в удел Северская земля. В качестве возмещения за потерю Трубчевска Дмитрий Ольгердович получил от московского князя Переяславль: «Князь же великии прия его съ честию великою и со многою любовию и дасть ему градъ Переяславль и со всеми его пошлинами»²⁴⁸.

В то время, как московские полки совершали поход по литовским владениям, Ягайло предпринял попытку привлечь на свою сторону Великий Новгород: «Тои же зимы прииха в Новъгород князь Литовьскыи Юрьи Наримантович»²⁴⁹. Отец Юрия Наримант и его брат Патрикий ранее уже сидели в качестве служилых князей на новгородских пригородах, причём каждый раз это происходило в периоды осложнения отношений между Москвой и Новгородом. Однако на этот раз Дмитрию Ивановичу удалось быстро уладить конфликт – уже в марте 1380 г. в Москву направилось большое новгородское посольство во главе с архиепископом Алексеем: «Биша чоломъ всь Новъградъ господину своему владыце Алексею, чтобы еси, господине, ялъся ехати [ко] князю великому. И владыка прия челобитье своих детеи, всего Новагорода, поиха на Низъ, за неделю до цветнои неделе; а с нимъ поиха Юрьи Иванович, Михаило Данилович, Юрьи Онцифорович, Иевъ Обакунович, Иванъ Федорович и иных бояръ много и житьих мужь. Князь же прия [их] в любовь, а к Новугороду крестъ целовалъ на всеи старине новгородчкои и на старых грамотах»²⁵⁰. Тем самым Дмитрию Ивановичу удалось предотвратить опасное сближение между Новгородом и Литвой накануне решающего столкновения с объединёнными силами Мамая и Ягайлы.

В августе 1380 г. в Москву поступили вести о том, что Мамай идёт войной на Русь. Его войско, включавшее, помимо татар, наёмников – черкесов, осетин, армян, буртасов и итальянцев, должно было соединиться с литовскими полками Ягайлы на берегу Оки в Семёнов день (1 сентября), после чего двинуться на Москву. Олег Рязанский вёл двойственную политику – с одной стороны, он направил своего посла к Мамаю и Ягайле, а с другой – известил московского князя о татарско-литовских планах. Получив эти известия, Дмитрий Иванович собрал в своей столице крупные военные силы. Ранние источники («Задонщина» и повествования Рогожского летописца – Симеоновской летописи и Новгородской IV – Софийской I летописей) упоминают об участии в походе, помимо самого Дмитрия Московского и его двоюродного брата Владимира Серпуховского, белозёрских и тарусских князей, а также Андрея и Дмитрия Ольгердовичей. Летопись Дубровского и Архивская летопись, восходящие к новгородскому своду 1539 г., добавляют к этому списку князей Ивана Васильевича Вяземского, Андрея Фёдоровича Ростовского, Андрея Фёдоровича Стародубского, одного из ярославских князей Васильевичей, Фёдора Михайловича Моложского, Семёна Константиновича Оболенского, Романа Михайловича Брянского, Василия Михайловича Кашинского и сына Романа Семёновича Новосильского. Если список новгородского свода 1539 г. верен, тогда состав участников Донского побоища в целом повторял состав участников похода на Тверь в 1375 г., за исключением суздальско-нижегородских князей.

Дмитрий Иванович оставил часть своих войск в Москве, а с остальными направился в Коломну, где его нашли послы от Мамая, кочевавшего в это время за Доном: «Мамаи ста въ поле близъ Дону, со всеми силами, стоя 3 недели, ждучи Ягаила, а къ великому князю присла, прося выхода, какъ было при цари Женибеке, а не по своему докончанию; а князь велики хотящи ему выходъ дати по хрестьяньскои силе, онъ же не хотяше»²⁵¹. По договорённости, заключённой Дмитрием Ивановичем с Мамаем в 1371 г., московский князь обязался выплачивать Орде дань, но в меньшем размере, чем та дань, которую платило Великое княжество Владимирское при Джанибеке. Тогда Москве удалось таким способом нейтрализовать Мамая и избежать войны одновременно с Ордой и Литвой. В 1374 г. выплата дани татарам полностью прекратилась. Обещая в 1380 г. Мамаю возобновить выплату дани согласно «докончанию» 1371 г., Дмитрий рассчитывал вновь разрушить ордынско-литовскую коалицию, однако на этот раз Мамай был полностью уверен в своих силах и требовал восстановления той степени зависимости Руси, которая существовала на пике могущества Золотой Орды. На это московский князь согласиться уже не мог.

20 августа Дмитрий Иванович вышел со своими полками из Коломны и начал движение на запад вдоль левого берега Оки. Встав у устья реки Лопасны, он стал собирать сведения о местонахождении татар. После подхода из Москвы дополнительных сил во главе с Владимиром Серпуховским и окольничим Тимофеем Дмитрий переправился на правый берег Оки и начал продвигаться на юго-восток. 6 сентября русские полки достигли берега Дона, где ими были разбиты сторожевые отряды Мамая. Среди воевод московского князя возник спор о том, где давать бой татарам: «Ови глаголаху: „поиди за Донъ“, а инии не хотяху, глаголюще: „умножишася врази наши, Татарове, Литва, Рязанци“. А Мамаи, слышавъ приходъ великого князя къ Дону и сеченыхъ своихъ виде, възьярися зело и рече къ своимъ: „подвигнемся къ Дону, доколе приспеетъ намъ Ягаило“»²⁵².

Если бы русские полки остались на левом берегу Дона, в случае неудачного исхода боя они смогли бы отступить, однако Мамай получил бы возможность соединиться с Ягайлой, находившимся уже совсем близко. Чтобы не допустить их соединения, необходимо было переправиться на правый берег, и в этом случае оставшийся за спиной Дон не оставлял русским воинам иного выбора, кроме как победить или умереть. Именно это решение и принял Дмитрий в ночь с 7 на 8 сентября: «А князь велики повеле мосты мостити чересъ Донъ и бродовъ пытати въ нощи, а в утре въ суботу, на праздникъ Рожества святыя Богородица, сентебря 8, повеле воемъ своимъ преити за реку и поити въ поле. Бе же и мъгла тогда велика, потомъ же мъгла уступи, тогда преидоша вси за Донъ; бе же множество бесчислено вои, яко и земли двизатися, и выидоша въ поле чисто на усть реки Непрядвы, исполчився»²⁵³.

8 сентября 1380 г. состоялось историческое сражение: «И яко бысть въ 6 часъ дни, начаша появливатися оканнии Татарове въ поле чисте и исполчишася противу хрестьянъ; бе же обоихъ многое множество; и соидошася обе силы великия, покрыша поле яко на 13 връстъ. И бысть сеча велика и брань крепка, и трусъ великъ зело, яко не бывала отъ начала бо княземъ Русскимъ; и бишася отъ шестаго часа до девятаго, и прольяся кровь, яко дождевная туча, и паде множество трупу обоихъ. При часи же девятомъ призри Господь милостивымъ окомъ на родъ хрестьяньскии… И тако въскоре побегоша погании, а хрестьяне погониша въследъ ихъ, бьюще, и гониша, биюще, Мечи реки, а княжи полци до Содомлянъ и до становъ ихъ, и взяша все богатьство ихъ и стада, избиша ихъ многое множество, а инии истопоша»²⁵⁴.

Дмитрий Иванович героически бился во главе своего войска: «Самому же великому князю доспехъ весь обитъ бе, на телеси же его не бе никакия раны, а бися въ лице съ Татары на прьвомъ суиме. О семъ бо князи воеводы глаголаху ему: „господине, не стався напередъ, но назади или на крыле, или въ опришнемъ где месте“. Онъ же рече: „да како азъ възглаголю: братие, потягне [мъ] съ единого, а самъ лице свое почну крыти или хоронитися назадъ? но якоже хощу словомъ, тако и деломъ предъ всеми главу свою сложити за хрестьяне, да прочии, видевше то, да приимуть дръзость“. Да якоже рече, тако и сътвори: би бо ся, напередъ ста всехъ, и бе одесную его и ошюю его множество битыхъ, а самого кругъ оступиша обаполъ, яко вода многа, и многа ударения приятъ по главе и по всему телу, но Богъ соблюде и отъ всехъ»²⁵⁵.

Ягайло, находившийся от места битвы на расстоянии примерно одного дня пути, узнав о разгроме Мамая, предпочёл уйти: «А отселе, отъ страны Литовскиа, Ягаило князь Литовьскии прииде съ всею силою Литовьскою Мамаю пособляти, Тотаромъ поганымъ на помощь, а крестьяномъ на пакость, но и отъ техъ Богъ избавилъ: не поспеша бо на срокъ за малымъ, за едино днище или меньши. Но точью слышавъ Ягаило Ол [г] ердовичь и вся сила его, яко князю великому с Мамаемъ бои былъ, и князь великии одоле, а Мамаи побежденъ побеже, и безъ всякого пожданиа Литва съ Яга [и] ломъ побегоша назадъ съ многою скоростию, ни кимъ же гоними: не видеша бо тогда князя великаго, ни рати его, ни ороужьа его, токмо имени его Литва бояхоуся и трепетааху»²⁵⁶. При этом три немецкие хроники (Иоганна Пошильге, Дитмара Любекского и Альберта Кранца) содержат известия о нападении литовцев на русских воинов, возвращавшихся домой. Так, Иоганн Пошильге сообщает: «В том же году была большая война во многих странах: особенно так сражались русские с татарами у Синей Воды, и с обеих сторон было убито около 40 тысяч человек. Однако русские удержали поле. И, когда они шли из боя, они столкнулись с литовцами, которые были позваны татарами туда на помощь, и убили русских очень много и взяли у них большую добычу, которую те взяли у татар»²⁵⁷.

Русские летописи сообщают, что вместе с Мамаем татарским войском в Куликовской битве командовал хан Мухаммад-Бюляк: «Пришедшемъ рокомъ, преже бо начаша ся съеждати сторожевыи полки и Рускии с Тотарьскими, самь же великии князь наеха напередъ въ сторожевыхъ полцехъ на поганаго царя Теляка, нареченаго плотнаго дьявола Мамаа, таче потомъ, не долго попустя, отъеха князь въ великии полкъ»²⁵⁸. Отсутствие последующих упоминаний о нём свидетельствует, что этот последний правитель Золотой Орды из потомков Бату был убит в сражении. Гибель восемнадцатилетнего хана Мухаммада-Бюляка 8 сентября 1380 г. в битве с русскими сыграла роковую роль в судьбе Мамая. По всей видимости, у него уже не было возможности поставить на престол нового хана.

Бежав после поражения на Дону, Мамай собрал остатки своих ратей, чтобы вновь идти на Русь – на этот раз неожиданным набегом («изгоном»). Однако вместо этого ему пришлось выступить против хана Тохтамыша, который уже в 1379 г. сумел захватить ордынскую столицу Сарай. Войска противников сошлись на Калке, но сражение не состоялось. Эмиры ордынского беклярибека, вынужденного на этот раз выступать от собственного, а не от ханского имени, перешли на сторону Тохтамыша. Мамай бежал в Крым, где вскоре был настигнут и убит посланцами Тохтамыша: «Тогда же Мамаи не въ мнозе утече съ Доньскаго побоища и прибеже въ свою землю въ мале дружине, видя себе бита и бежавша и посрамлена, и поругана, пакы гневашеся и неистовяся, яряся, и смущашеся, и събра останочьную свою силу, еще въсхоте ити изгономъ пакы на великаго князя Дмитриа Ивановичя, и на всю Русскую землю. Сице же ему умышльшу, и се приде ему весть, что идеть некыи царь съ востока, именемъ Тактамышь, изъ Синие орды. Мамаи же, еже уготова на нь рать, съ тою ратью готовою поиде противу его, и сретошася на Калкахъ. Мамаевы же князи, сшедше съ коневъ своихъ, и биша челомъ царю Тактамышю, и даша ему правду по своеи вере, и пиша къ нему роту, и яшася за него, а Мамая оставиша, яко поругана. Мамаи же, то видевъ, и скоро побежавъ съ своими думцами и съ единомысленики. Царь же Токтамышь посла за нимъ въ погоню воя своя и убиша Мамая, а самъ шедъ взя орду Мамаеву и царици его и казны его, и улусъ весь поима, и богатьство Мамаево взя, раздели дружине своеи»²⁵⁹.

О своей победе над Мамаем Тохтамыш тут же известил русских князей: «И оттуду послы своя отпусти на Рязаньскую землю къ князю великому Дмитрию Ивановичю и къ всемъ княземъ Русскымъ, поведая имъ свои приходъ и како въцарися, и како супротивника своего и ихъ врага Мамая победи, а самъ шедъ седе на царстве Волжьскомъ. Князи же Русстии пословъ его отпустиша съ честью и съ дары, а сами на зиму ту и на ту весну за ними отпустиша коиже своихъ киличеевъ съ многыми дары къ царю Токтамышю»²⁶⁰. Ответное посольство к Тохтамышу направил также и Дмитрий Иванович: «На ту же осень князь великии отпусти въ орду своихъ киличеевъ Толбугу да Мокшея къ новому царю съ дары и съ поминки»²⁶¹. Ни одна из русских летописей не говорит о том, что московский князь признал над собой верховную власть нового хана. Выплата дани («выхода») возобновлена не была. «Поминки», с которыми направились в Орду его послы, были обычными дипломатическими дарами, которыми было принято обмениваться с правителями равного ранга.

По сообщению Никоновской летописи, 1 ноября 1380 г. «Вси князи Русстии, сославшеся, велию любовь учиниша межу собою»²⁶². По всей видимости, это означало подтверждение антитатарского союза русских князей во главе с Дмитрием Московским, созданного в ноябре 1374 г. в Переяславле. Подтверждение этому мы находим в договоре, заключённом летом 1381 г. между Дмитрием и Олегом Рязанским. После поражения Мамая Олег бежал из своего княжества, а Дмитрий Иванович посадил в Рязани своих наместников. Однако к лету следующего года они восстановили между собой союзнические отношения, скреплённые договором, по которому Олег признал себя «младшим братом» Дмитрия. Одна из статей соглашения была посвящена отношениям с Ордой: «А с татары аже будет кн (я) зю великому Дмитрию миръ и ег (о) брату, кн (я) зю Володимеру, или данье, ино и кн (я) зю великому Олгу миръ или дан (ь) е с одиног (о) со княземъ с великимъ з Дмитреемъ. А будет немиръ кн (я) зю великому Дмитрию и брату ег (о), кн (я) зю Володимеру, с татары, кн (я) зю великому Олгу быти со кн (я) земъ с великимъ съ Дмитриемъ и сь ег (о) братомъ с одиного на татаръ и битися с ними»²⁶³.