Мамай посчитал такой ответ оскорбительным и начал готовиться к войне. Он попытался привлечь на свою сторону тестя Дмитрия Московского – великого суздальского и нижегородского князя Дмитрия Константиновича. Но большой ордынский отряд во главе с его посланником Сары-акой был принят Дмитрием Константиновичем за вражеский, поскольку татары вели себя как грабители, «обижая» мирное население. Нижегородцы, выставив большое войско, разбили татар, а Сары-аку с отрядом верных людей взяли в плен. Будучи приведенными в город, татары «буйствовали да ругались», и князь Дмитрий решил их «развести»: самого Сары-аку поселить в отдалении от его воинов, чтобы «усмирить бусурманский дух». Но во время этого «развода» Сары-ака неожиданно вырвался вместе с частью своих воинов из рук великокняжеской стражи и прибежал на «владычий двор», захватив в заложники епископа Дионисия. Напрасно Дмитрий Нижегородский пытался убедить взбунтовавшихся татар, чтобы они прекратили бессмысленное сопротивление и сдались, в ответ Сары-ака поджог усадьбу епископа и, окруженный со всех сторон, приказал стрелять по нижегородским воинам из луков. Тогда русские воины бросились «на яростный приступ» и нещадно перебили всех татар, почти тысячу человек. Во время этого сражения едва не погиб епископ Дионисий, в мантию которого попала стрела: но коварное железо увязло в плотной ткани и лишь напугало окружавших владыку слуг!
Когда Мамай узнал о гибели его людей, он пришел в ярость и немедленно послал на нижегородские земли летучие карательные отряды, которые взяли несколько мелких поселений, пожгли Запьянье, перебили многих сельских жителей и с богатым полоном ушли в степь. А поскольку великий князь Дмитрий Константинович был союзником Дмитрия Московского, действия Мамая означали объявление беспощадной войны.
Весной в Тверь «прибежал» мятежный сын покойного московского тысяцкого Василия Васильевича Вельяминова – Иван. Михаил Тверской принял его с радостью и сразу же отправил в сопровождении знавшего татарский язык «сурожского купца» Некомата в Мамаеву Орду в качестве своего посланника. Иван Васильевич Вельяминов сумел войти в доверие Мамая, обличая Дмитрия Московского «в превеликом зле и нарушении дедовских обычаев». «Злом» он считал упразднение должности тысяцкого и, что вполне устраивало Мамая, отказ Москвы выплачивать Орде дань, «как в древние времена». Кроме того, выполняя заказ великого тверского князя, Иван Вельяминов просил для него «грамотку» на великое владимирское княжение. Мамай не возражал против этого, и 14 июля в Тверь прибыл вместе с купцом Некоматом татарский посланник Ачиходжа, провозгласивший Михаила Тверского великим владимирским князем и вручивший ему ярлык «славного царя Мухаммеда», ставленника Мамая. Обрадованный этим, великий тверской князь послал к Дмитрию Московскому людей с объявлением войны: «сложил крестное целование»! Тверские наместники вновь «сели» в Торжке и Угличе.
Такое поведение Михаила Тверского возмутило князей, бояр и духовенство «по всей Руси»! Сочувствие к нему некоторых удельных князей, недовольных поступками великого князя Дмитрия Московского, растаяло, как дым! А когда Дмитрий Иванович объявил о сборе войска и с первыми отрядами прибыл в Волок, к нему стали стекаться добровольцы «со всех сторон». К московскому войску присоединились со своими дружинами великий князь Дмитрий Константинович Нижегородский с сыном Симеоном, его брат Борис Городецкий, князья Владимир Андреевич Серпуховский, Андрей Федорович Ростовский, Василий Константинович Ростовский с братом Александром, Василий Васильевич Ярославский, его брат Роман Васильевич, Федор Романович Белозерский, Василий Михайлович Кашинский, Федор Михайлович Моложский, Андрей Федорович Стародубский, Роман Симеонович Новосильский, Симеон Константинович Оболенский с братом Иваном Тарусским. Пришел даже представитель великого смоленского князя Святослава – его племянник Иван Васильевич, сын покойного брянского князя Василия Ивановича! Это говорило об отказе Смоленска сотрудничать с Литвой, а ведь еще весной сын великого смоленского князя участвовал в походе литовцев на Ливонию!
Князь Роман Михайлович Брянский со своей дружиной входил в состав Запасного полка объединенного войска и следовал в хвосте, не рассчитывая на участие в боях.
В тот самый день, 29 июля, когда Дмитрий Московский повел войско с Волока на Тверь, случилось солнечное затмение. Оно было расценено, «как Божье благословение».
1 августа союзное войско вошло в тверской городок Микулин, а 5 августа приблизилось к самой Твери. Вскоре на помощь Дмитрию Московскому пришли и новгородцы – отборные, рослые ополченцы, одетые, все как один, в дорогие железные кольчуги. В целях полного окружения Твери они навели два моста через Волгу.