Великий князь Дмитрий Иванович собрал в деревне Чернова военный совет и спросил своих соратников: «Что сотворим? Где битву устроим против безбожных сих татар, на сей стороне Дона или на другой стороне Дона?» Мнение собравшихся князей и воевод было единодушным: «Если останемся здесь, слабо будет воинство русское, если же на другую сторону Дона перейдем, то крепко и мужественно будет, потому что от промедления все отчаются, с часу на час смерти ожидая. Если одолеем татар, будет слава тебе и всем, если избиты будем от них, то общей смертью все вместе умрем!» Тогда великий князь Дмитрий Иванович приказал: «Братья! Лучше честная смерть, чем злая жизнь. Лучше было не выходить против врага, чем пойти и, ничего не сделав, возвратиться вспять. Перейдем все за Дон и там положим головы свои!» И великий князь «повелел каждому полку строить мосты через Дон, а самим в доспехи наряжаться».
6 сентября по пяти мостам началась переправа через Дон. В ночь на 7 сентября последние русские рати перешли через Дон и разрушили за собой мосты: отступать никто не собирался.
Утром 7 сентября русские полки вышли на Куликово поле, расположенное между Доном и Непрядвой. Здесь русские воеводы начали строить полки для боя. Их прикрывала сильная «сторожа» под командованием Семена Мелика, которая вступила в бой с авангардами ордынцев и нанесла им серьезный урон. Мамай был уже на Гусином броде, в 8–9 км от устья Непрядвы, и мог дойти до Куликова поля очень быстро. Мелик слал гонцов князю Дмитрию «исполниться, чтобы не упредили поганые». Русские полки приняли боевой порядок.
В центре находился «большой полк» великого московского князя, на флангах — полк правой руки под командованием князя Андрея Ольгердовича и полк левой руки во главе с князьями Василием Ярославским и Феодором Моложским. Другой Ольгердович — князь Дмитрий командовал резервным полком, тоже расположившимся слева, позади общего строя. Вперед выдвинулся сторожевой полк князей Симеона Оболенского и Иоанна Тарусского. В Зеленой дубраве, позади левого фланга, спрятался засадный полк брата великого князя Владимира Андреевича и воеводы Дмитрия Боброк-Волынского. «И исполчились христианские полки все, и возложили на себя доспехи, и стали на поле Куликовом, на устье Непрядвы-реки; было то поле велико и чисто…» Но в этот день ордынцы не подошли.
Утром 8 сентября был сильный туман, «мгла великая по всей земле, как тьма». Когда часам к 11 утра туман рассеялся, Дмитрий Иванович «повелел полкам своим выступать, и внезапно сила татарская пошла с холмов». Русский и ордынский строй, ощетинившись копьями, стали друг против друга, «и не было места, где им расступиться… И страшно было видеть две силы великие, сходящиеся на кровопролитие, на скорую смерть…»
Еще до начала боя «князь великий, утвердив полки, пришел под свое черное знамя, и слез с коня своего, и снял с себя одежду свою царскую, и позвал любимца своего, которого любил больше всех, Михаила Андреевича Бренка, и повелел сесть на своего коня, и одежду свою царскую возложил на него», а сам в одежде и доспехах простого дружинника «прежде всех стал на бой, на первом оступе, и в лице (т. е. в передней линии) с татарами много бился». Мамай же с тремя князьями наблюдал за битвой с расположенного позади ордынского строя Красного холма.
Битва началась традиционным поединком. Когда «уже близко сошлись обе силы, выехал из полка татарского богатырь великий, и широту имел великую, и мужество великое, и был всем страшен». Навстречу ему выехал простой ратник Пересвет, «пошел против татарского богатыря Темирь-Мурзы, и ударились крепко, так громко и сильно, что земля затряслась, и упали оба на землю мертвые». Только тогда, около 12 часов дня, «оступились полки».
Условия местности не позволили Орде нанести фланговые удары. Войску Мамая пришлось пойти в лобовую атаку на русский строй. «И была брань крепкая, и сеча злая, и лилась кровь, как вода, и падало мертвых бесчисленное множество от обеих сторон, от татарской и русской. И падало татарское тело на христианское, а христианское тело на татарское, всюду множество мертвых лежало, и не могли кони ступать по мертвым. Не только оружием убивали, но и под конскими ногами умирали, от тесноты великой задыхались, потому что не могло вместиться на поле Куликовом, между Доном и Мечей, такого множества сошедшихся сил».
Главный удар Мамая был направлен на центр русского строя, где стояла «пешая русская великая рать», крестьяне ополченцы и городские полки. Тяжелы были потери пешей рати. По словам летописца, она, «как сено скошенное, лежала». Монголо-татары несколько потеснили «большой полк», но сломить его не сумели. Владимирские и суздальские дружины вместе с московскими ратниками отразили здесь натиск врага. Устоял и полк правой руки. Ордынцы несколько оттеснили русские полки, но решающего успеха не добились.