В 1377 году перешедший на службу к Мамаю хан Синей орды Араб-шах (царевич Арапша в русских летописях) разгромил на реке Пьяна объединенное нижегородско-московское войско, разграбил Нижний Новгород и Рязань. А в следующем году Мамай, воодушевленный этим успехом, посылает уже против самого московского князя одного из лучших своих полководцев – мурзу Бегича. Однако в битве на реке Вожа татарское войско было наголову разбито, а сам Бегич убит. Это пошатнуло позиции Мамая в Орде (тем более что появился очень опасный претендент на престол – природный Чингизид Тохтамыш), и он начинает активную подготовку к решающему столкновению. В русских летописях говорится, что Мамай хотел повторить поход Батыя и разгромить русские земли так, чтобы они не могли подняться. Мамай собирает все возможные силы, вступает в политический союз с литовским князем Ягайло, пытается привлечь на свою сторону рязанского князя Олега. Над русскими землями нависла страшная угроза.

Но и московский князь отнюдь не сидел сложа руки. Получив известие о движении мамаевых полчищ, князь Дмитрий объявляет сбор общерусского ополчения. Смотр русских войск был назначен в Коломне 15 августа 1380 года. Из Москвы в Коломну выступило ядро русского войска – тремя частями по трём дорогам. Отдельно шел двор самого Дмитрия, отдельно полки его двоюродного брата Владимира Андреевича Серпуховского и отдельно – полки подручных белозерских, ярославских и ростовских князей.

Участие в общерусском сборе приняли представители почти всех земель Северо-Восточной Руси. Помимо подручных князей, прибыли войска из Нижегородско-Суздальского, Тверского и Смоленского великих княжеств. Уже в Коломне был сформирован первичный боевой порядок: Дмитрий возглавил большой полк; Владимир Андреевич – полк правой руки; в полк левой руки был назначен командующим Глеб Брянский; передовой полк составили коломенцы. Существуют значительные разночтения по количественному составу русских войск, но современные историки предполагают, что наиболее близким к истине является число в шестьдесят тысяч человек.

Очень сложно судить о количестве войск Мамая. Точно известно о четырех тысячах наемной генуэзской пехоты, о том, что Мамай собирал подкрепления со всей подвластной ему территории: в битве участвовали ополчения ясов и касогов – жителей Северного Кавказа. В описании битвы говорится и о трех татарских темниках, стоявших с Мамаем на Красном холме. В «Сказании о Мамаевом побоище» говорится о восьмисоттысячном войске Мамая, что, конечно, является гигантским преувеличением. Но все известные нам источники уверенно говорят, что войско Мамая было больше русского. Думается, если убрать один лишний ноль, то с числом в восемьдесят тысяч можно согласиться.

Кроме того, Мамай рассчитывал на объединение усилий с великим князем литовским Ягайло и Олегом Рязанским против Москвы, при этом он предполагал, что Дмитрий не рискнёт выводить войска за Оку, а займет оборонительную позицию на ее северном берегу, как уже делал это в 1373 и 1379 годах. Соединение сил союзников на южном берегу Оки планировалось на 14 сентября.

Однако Дмитрий, осознавая опасность такого объединения, 26 августа стремительно вывел войско на устье Лопасни и осуществил переправу через Оку в рязанские пределы. Следует заметить, что он повел войско к Дону не по кратчайшему маршруту, а по дуге западнее центральных районов Рязанского княжества. На пути к Дону, в урочище Березуй, к русскому войску прибавились полки литовских князей Андрея и Дмитрия Ольгердовичей. В последний момент к русскому войску присоединились новгородцы.

В ночь на 7 сентября русские войска переправились через Дон, фактически отрезав себе путь для отступления. Вечером 7 сентября они были выстроены в боевые порядки. Большой полк и весь двор московского князя встали в центре. Ими командовал московский окольничий Тимофей Вельяминов. На флангах встали полк правой руки под командованием литовского князя Андрея Ольгердовича и полк левой руки князей Василия Ярославского и Феодора Моложского. Впереди перед большим полком расположился сторожевой полк князей Симеона Оболенского и Иоанна Тарусского. В дубраву вверх по Дону был поставлен засадный полк во главе с князем Владимиром Андреевичем и Дмитрием Михайловичем Боброком-Волынским.

Утро 8 сентября 1380 года было туманным. До одиннадцати часов, пока туман не рассеялся, войска стояли готовыми к бою, поддерживали связь звуками труб. Князь вновь объезжал полки, часто меняя лошадей. В двенадцать часов показались на Куликовом поле и татары. Битва началась с нескольких небольших стычек передовых отрядов, после чего состоялся знаменитый поединок татарина Челубея (или Телебея) с иноком Александром Пересветом. Оба поединщика пали мертвыми (весьма возможно, этот эпизод, описанный только в «Сказании о Мамаевом побоище», является легендой). Далее последовал бой сторожевого полка с татарским авангардом, возглавляемым военачальником Теляком. Дмитрий Донской сначала был в сторожевом полку, а затем встал в ряды большого полка, поменявшись одеждой и конем с московским боярином Михаилом Андреевичем Бренком, который затем сражался и принял смерть под знаменем великого князя.

В середине дня татары пошли в атаку всей силой. Соединенный удар профессиональной генуэзской пехоты и татарской конницы был страшен. Завязалась чрезвычайно ожесточенная битва. Сторожевой полк русских был почти полностью уничтожен. В центре и на левом фланге русские были на грани прорыва своих боевых порядков, ситуацию спас только контрудар Глеба Брянского. На правом фланге атака татар успеха не имела. Тогда Мамай направил основной удар на полк левой руки. В итоге этот полк не смог удержать строя, оторвался от большого полка и начал отступать к Непрядве; татары преследовали его, возникла угроза тылу русского большого полка, русское воинство было оттеснено к реке, и русские боевые порядки окончательно перемешались. Иногда пишут, что это было тактической задумкой русских, заманивающих татар под удар засадного полка. Но в это трудно поверить, поскольку тем самым татары прорвались в тыл большого полка, а идти на такой риск… Возможно, притворное отступление и задумывалось, но в какой-то момент оно стало вполне настоящим. Впрочем, может быть, именно это и убедило татар, что победа совсем близка, и они увлеклись преследованием отступающих русских.

Владимир Андреевич, командовавший засадным полком, предлагал нанести удар раньше, но воевода Боброк удерживал его, а когда татары прорвались к реке и подставили засадному полку тыл, приказал вступить в бой. Удар конницы из засады с тыла на основные силы монголов стал решающим. Монгольская конница была загнана в реку и там перебита. Одновременно перешли в наступление правофланговые полки Андрея и Дмитрия Ольгердовичей. Татары смешались и обратились в бегство.

В бою наступил перелом. Мамай, наблюдавший издали за ходом битвы и увидевший поражение, бежал с малыми силами, как только засадный полк русских вступил в бой. Перегруппировать татарские силы, продолжить сражение или хотя бы прикрыть отступление было некому. Поэтому всё татарское войско побежало.