Движение это он исполнил весьма искусно: чтобы совершить его быстро и чтобы армия его во время похода не нуждалась в воде, он предварительно послал конный отряд по избранному направлению к Ангоре, придав ему часть пехоты, для рытья колодцев на тех местах, где по предположению надо было поить лошадей и где в воде был недостаток. Когда таким образом средства к беспрепятственному следованию были приготовлены, Тамерлан, оставя часть войска в занимаемом им лагере, чтобы этим лучше скрыть предпринятое им движение с главными силами, быстро двинулся к Ангоре, пройдя в 3 дня около 150 верст — быстрота, судя по многочисленности его армии, необыкновенная! — это — прыжки тигра, завидевшего свою добычу. По прибытии к Ангоре Тамерлан на другой день приступил к осаде ее, отвел воду из ручья, протекавшего через крепость, начал подкапывать стену и делать приготовления к штурму крепости.
Во время осадных работ ему донесли, что Баязет приближается, в намерении атаковать его с тыла. Хитрый Тамерлан, по-видимому, только этого и ждал. Имея превосходство в силах, ему нечего было опасаться сражения; надлежало только дать его на выгодной для него местности. Здесь, в случае неудачи, конница его могла отступить без большой потери и, маневрируя, выиграть вновь, если бы понадобилось, свою операционную линию; в случае же победы, войска неприятеля неизбежно должны были погибнуть. Не известно положительно, пришлось ли Тамерлану вести против Баязета малую войну, как он предполагал; но, вероятно, он заметил истощение сил Баязета, что решился дать сражение.
Сняв немедленно осаду и сделав небольшой переход, Тамерлан остановился лагерем, имея небольшой ручей в тылу. Место его позиции неизвестно, но судя по тому, что после поражения из войск Баязета немногие спаслись бегством, надобно полагать, что Тамерлан заслонил от них и кр. Ангору, и путь отступления к Бруссе по гористой и лесистой дороге.
Бой начался нападением авангарда правого крыла Тамерлановой армии на левое крыло турецкой армии; но стоявшие здесь сербы мужественно отразили удар и среднеазиатские войска были отброшены с большим уроном. Но в то же время нападение левого авангарда Тамерлановой армии имело большой успех. Правое крыло Баязетовой армии состояло из татар и других союзников турок, недовольных Баязетом; татары, увидя в Тамерлановой армии своих единоверцев, а некоторые и прежних своих начальников, и подготовленные лазутчиками, перешли на сторону Тамерлана, а вместе с тем увлекли и часть других союзников турок; к довершению несчастия, начальник правого крыла турецкой армии Перислав был убит. Тогда правое крыло турок было сбито с позиции и стало отступать; для преследования его и для захвата пленных, Тамерлан послал часть войск второй линии и затем предпринял отделить сербов от Баязета; но сербы дрались с такою отвагой, что успели пробиться сквозь ряды неприятеля и соединились с резервом Баязета. По случаю этого Тамерлан сказал: «эти оборвыши дерутся как львы и двинулся сам с своим резервом, чтобы ударить на те войска, которыми начальствовал сам Баязет, и не дать туркам оправиться. После ужасного кровопролития передняя линия турок была принуждена к отступлению по всей линии; но Баязет с главными силами стоял на высотах и к нему присоединялись части войск, обращаемые в бегство или спасавшиеся от преследования.
Начальник сербов Стефан, видя битву проигранною, советовал Баязету бежать, но тот не согласился на это и решился со своими янычарами сражаться до последней крайности. Тогда начальник сербов, вместе с другими начальниками, решились отделиться от Баязета и прикрыть отступление старшего его сына Солимана, и бросились на запад по направлению к Бруссе; другой сын Баязета, Магомет, бросился на северо-восток в горы, а третий сын, Иса, к югу. Тогда Тамерлан, чтобы довершить победу и одним ударом окончить войну, окружил Баязета со всех сторон, по выражению Шерефэддина — как окружают зверей на охоте, когда охотники съезжаются в общий круг. Баязет, оставленный своими союзниками, начальниками и детьми, отражал до ночи нападение войск Тамерлана; янычары, изнеможденные от усталости и жажды, гибли под ударами неприятелей, и когда ночью их осталось уже немного, Баязет решился бежать; но лошадь его упала и он попался в плен, с своею свитой, Мамуду, титулованному хану джагатайской орды, который и представил его Тамерлану.
Историки рассказывают первое свидание этих двух соперников славы и могущества следующим образом: «Когда Тамерлан увидел Баязета, то засмеялся. Баязет, оскорбленный этим смехом, заметил Тамерлану, что неприлично смеяться над несчастьем; тогда Тамерлан сказал: «