Великий князь московский понимал, что после стабилизации внутреннего положения в Золотой Орде следует ожидать нового, ещё большего нашествия мамаевого войска на русские земли. На окском порубежье была возведена сильная крепость Серпухов. В городе Переяславле собирался съезд «велик» русских князей: так Дмитрий Иванович начал создавать военную коалицию против Мамая.
В 1375 году Михаил Тверской вновь попытался оспорить право Москвы на владение ярлыком. Теперь перед великим князем московским стал зримо маячить враждебный союз Твери, Литвы и Золотой Орды. В такой ситуации ему пришлось действовать решительно и быстро.
В городе Волоколамске собралась огромная рать, к которой присоединилось даже городское ополчение Нижнего Новгорода. В походе на Тверь участвовали почти 20 русских удельных князей. 5 августа началась её «тесная» осада. Тверичи бились храбро, совершая смелые вылазки. Москвичам не удалось поджечь деревянные стены города-крепости — снаружи они были обмазаны глиной. Тогда Дмитрий Иванович приказал огородить Тверь крепкой деревянной оградой, через которую осаждённым нельзя было пробиться. Через три недели в городе начался голод. Поскольку литовское войско не пришло на помощь, Михаил Тверской капитулировал перед великим князем.
В 1375 году отношения между великим князем московским и Мамаем были окончательно разорваны. Военный союз русских князей становился реальной силой, и в Сарае это поняли. В ответ конные отряды золотоордынцев пограбили земли Нижегородского княжества. Тогда московские полки и рать Нижнего Новгорода совершила ответный поход на подчинявшийся Мамаю город Булгар и заставила его сдаться. Русские войска с богатой добычей возвратились домой.
Золотоордынцы решили провести против Руси крупную карательную операцию. Хан заволжской Синей Орды Араб-шах с большим конным войском двинулся на Нижний Новгород, на помощь которому пришли московские полки. Их воеводы, в отсутствие великого князя, вели себя крайне беспечно, не выставив в походном лагере дозоры, а большая часть тяжёлого оружия находилась в обозе. 2 августа 1377 года золотоордынцы, проведённые по тайным лесным тропам мордовскими князьями, внезапно обрушились на русский стан у реки Пары, правого притока реки Пьяны, и разгромили их. При бегстве много людей потонуло в реке или попало в плен. Татарская конница ворвалась в Нижний Новгород, опустошила его и сожгла. Нижегородскому князю удалось бежать. Опустошив окрестные волости, золотоордынцы ушли в степи.
Теперь поход большого, объединённого ордынского войска на Московскую Русь стал реальностью. Дело было лишь во времени.
В феврале 1378 года скончался митрополит всея Руси Алексий, который был надёжным сторонником и советником великого князя Дмитрия Ивановича. Для последнего это была огромная потеря.
Летом 1378 года Мамай послал большое войско во главе с тёмником Бегичем в поход на Русь. Но об этом в Москве от лазутчиков узнали заранее. Русская рать двинулась навстречу врагу и изготовилась к битве на берегу реки Вожи. Появление большого русского войска застало Бегича врасплох, и он несколько дней простоял на берегах Вожи, не решаясь её переходить.
Исследователи оценивают силы сторон в несколько десятков тысяч. Русскими командовал сам великий князь Дмитрий Иванович. Бегич решился на форсирование Вожи только во второй половине дня 11 августа. Однако на противоположном берегу вражескую конницу ждала ловушка. Большой полк во главе с Дмитрием Московским атаковал золотоордынцев в лоб, а с флангов удары нанесли полки правой и левой руки под командованием воеводы Т.В. Вельяминова и рязанского князя Данилы Пронского.
Произошла скоротечная конная сшибка, где главным оружием стало тяжёлое копьё. Русские ратники в сражении во всём превзошли золотоордынских воинов. Ордынская конница смешалась и начала беспорядочно отступать в Воже, тогда утонуло много татар. Преследование врага русские конники прекратили только под вечер.
Победа русского оружия в большом сражении на реке Воже имела принципиальное значение в отношениях Руси с Золотой Ордой. Это была первая в истории битва, выигранная русскими у ордынцев.
Поражение тёмника Бегича привело Мамая в неописуемую ярость: русские данники разбили войско Золотой Орды! В ответ золотоордынская конница во главе с Мамаем обрушилась на соседнее с Москвой Рязанское княжество. Стольный град Переяславль-Рязанский был взят, разграблен и превращён в пепелище. В Орду было уведено много пленных.
В Москве насторожённо ждали известия о начале мамаева нашествия на Русь, пришло оно в самом конце июля 1380 года. Силы Мамая были огромны, хотя достоверных летописных сведений о соотношении сил в битве на Куликовом поле нет. Численность золотоордынского войска в разных источниках колеблется между 100 и 200 тысячами человек. Русское войско, вне всякого сомнения, было намного меньше и скорее всего вдвое.