Татарские всадники пошли в атаку и смяли русский Сторожевой полк. Великий князь Дмитрий сражался в доспехах простого воина в Передовом полку. Воины этого полка почти все пали. Дмитрия после боя с трудом нашли: князь лежал без сознания, придавленный срубленным деревом. Ордынцам вначале удалось прорвать левый русский фланг, и они устремились в тыл Большому полку. Однако путь им перекрыли перестроившийся Большой полк и резервные отряды.
Затем неожиданно на татар обрушился многочисленный Засадный полк во главе с Владимиром Серпуховским и Дмитрием Боброком. Нукеры Мамая побежали, сметая собственные подкрепления. Не спасла Мамая ни восточная конница, ни генуэзские наёмники-пехотинцы. Мамай был разгромлен и бежал.
Русские встали, как тогда говорили, «на кости», то есть за ними осталось поле боя. Они одержали победу. Преследовать Мамая Дмитрий, прозванный с тех пор Донским, не стал.
У реки Калки остатки Мамаева войска были вторично разбиты ханом Тохтамышем. Мамай пытался укрыться в генуэзской колонии Кафе, но горожане убили темника, желая завладеть его казной.
Князь Дмитрий Донской благополучно вернулся со своим воинством на Русь. Правда, русские полки понесли немалые потери. Летописец писал: «Оскуде бо вся Русская земля от Мамаева побоища за Доном».
Победа на Куликовом поле не принесла Северо-Восточной Руси освобождения от ига. Хан Тохтамыш, объединивший под своей властью Золотую Орду, требовал от Руси покорности. В 1382 году он обманом взял Москву, сжёг её и убил жителей. Дмитрий Донской, уверенный в крепости каменного Кремля, уехал из столицы. Москвичи собирались биться, несмотря на то что из города бежали митрополит Киприан, великокняжеская семья и отдельные бояре. Посадские люди выбрали своим предводителем случайно оказавшегося в Москве 18-летнего литовского князя Остея. Он организовал оборону, поставил на стены «тюфяки» – камнеметальные машины или уже пушки. Попытка Тохтамыша штурмовать Москву была отбита. Тогда хан пошёл на хитрость. Пришедшие с ним суздальско-нижегородские князья поклялись, что татары хотят наказать только «ослушника» князя Дмитрия. Москвичи поверили и поплатились жизнью. Делегация с дарами во главе с Остеем была зарублена, ордынцы ворвались в город через открытые ворота, перебили людей, а город сожгли.
Пострадали от нашествия Тохтамыша и другие русские земли. Навстречу хану вышел с войском двоюродный брат Дмитрия Донского – Владимир Серпуховской, прозванный после Куликовской битвы Храбрым. Не дожидаясь битвы с ним, Тохтамыш ушёл в степь, но русские княжества были вынуждены вновь признать свою зависимость от Орды.
Однако со временем выплата дани стала нерегулярной, а судьбой золотого ярлыка ханы почти не владели: ярлык находился в руках московских князей. Сама Золотая Орда не сумела восстановить былого единства и мощи. Она слабела и раскалывалась. Её поглощали внутренние междоусобные брани. В конце концов, к середине XV века Золотая Орда распалась на Крымское, Казанское, Сибирское ханства, Большую и Ногайскую Орду. Большая Орда претендовала на наследие Золотой, стремилась сплотить татарские ханства. От Руси она требовала дани, но великие князья Московские и Владимирские платили настоящий ордынский выход редко. Чаще ограничивались так называемыми «поминками». Вопрос о падении ига стал уже вопросом времени.
Вскоре после нашествия Тохтамыша Дмитрий Иванович отправил в Орду своего сына Василия, чтобы тот получил для него ярлык. После возобновления выплаты дани ярлык остался у Дмитрия. Перед смертью он завещал великое княжение сыну Василию как «отчину». Василий продолжил политику расширения московского княжества. В 1390 году он отправился в Орду и купил там ярлык на нижегородское княжество, кроме того, в состав Москвы вошёл Муром. В орбиту московской политики постепенно вовлекалась Рязань. Сын Олега Рязанского Фёдор был женат на сестре Василия.
Тем не менее при постоянных междоусобицах в Орде московскому князю трудно было сохранить хорошие отношения с татарами. После нашествия на Москву 1382 года Тохтамыш недолго правил Ордой. Он поссорился со своим благодетелем – самаркандским властителем Тимуром (Тамерланом). Укрепившись в Орде, Тохтамыш решил не быть более вассалом Тимура. Тот двинул свои полки на Орду. Не помог Тохтамышу и союз с могущественным великим князем Литвы Витовтом. Решающую битву на реке Ворскле (1399 год) Витовт и Тохтамыш проиграли. В той битве пало немало героев Куликовской битвы, погиб, например, воевода Дмитрий Боброк.
В ходе борьбы Тимура и Тохтамыша страшным опасностям подвергалась Русь. В 1395 году Тамерлан вторгся в её пределы и сжёг Елец. Все были в ужасе. Навстречу неприятелю вышло войско во главе с московским князем, но надеялись не столько на оружие, сколько на молитву и чудо. Битвы не случилось: Тамерлан вернулся на Восток, его манили богатства азиатских стран. Русские приписали удачу чуду, сотворённому иконой Богоматери. Силы Руси были истощены не случайно: наметившийся было союз Москвы и литовского князя Витовта не состоялся. На этом напасти не кончились. Ставленник Тимура золотоордынский хан Едигей разорил Русь в 1408 году. Были взяты Нижний Новгород, Ростов, Дмитров, Серпухов. Вокруг Москвы хан всё пожег и захватил многотысячный полон. Но белокаменный Кремль на этот раз устоял, и, получив дань, Едигей ушёл в Орду.
Зарубежные исследователи в массе своей оценивают итоги княжения Дмитрия скромно: попытка освобождения Руси не удалась. Большинство отечественных учёных считает время Дмитрия Донского поворотным в русской истории: был решён вопрос об объединяющем Северо-Восточные русские земли центре – им окончательно стала Москва. Характер зависимости Руси после Куликовской битвы стал меняться – иго неуклонно слабело. Однако и среди российских историков есть противники такого взгляда.