В свою очередь, расположение сил Мамая было по сравнению с русским просто примитивным. Полагаясь на свое значительное численное превосходство, он разделил свое войско на три части – в центре поставил пехоту (главной ударной силой которой были тяжеловооруженные генуэзцы), а на флангах – конницу.
Ночью перед битвой Дмитрий Иоаннович вместе с Боброк-Волынским, лично проверяя построение, объезжали полки. Утром 8 сентября русские войска выдвинулись и заняли высоты на Куликовом поле (располагавшемся между Доном и Непрядвой), что сразу дало им некоторое тактическое преимущество.
После нескольких небольших стычек (в том числе знаменитого поединка Пересвета и Челубея) около 11 утра начался бой передового полка с авангардом монголо-татар, возглавляемого Теляком, в ходе которого обе стороны понесли значительные потери. Однако русские войска сумели удержать позиции и не отступить, хотя они подверглись не только фронтальной, но и фланговой атаке. Таким образом, не оправдалась надежда Мамая погнать передовой полк и на плечах бегущих русских воинов атаковать основные силы Дмитрия Иоанновича.
Столкновение главных сил произошло достаточно быстро, примерно через час после начала боя. В это время Дмитрий Иоаннович начал выдвижение своих главных сил на помощь передовому полку, и, как уже указывалось, из-за особенностей местности Мамай был лишен возможности провести конницей фланговые охваты (хотя ее большая численность совершенно безболезненно позволяла выделить ему для охватов значительные силы). Из-за этого властитель Золотой Орды был вынужден задействовать все основные силы для фронтальной атаки, а по флангам нанес сравнительно небольшими силами вспомогательные удары.
Атаки на правый фланг оказались безрезультатными. В центре, хотя ситуация некоторое время была критической, монголы-татары также были отбиты. После неудачных атак Мамай был вынужден бросить все свои резервы для атаки на левый фланг русских войск, надеясь прорвать его концентрированным ударом. Но и этот удар был отражен конницей Дмитрия Ольгердовича, которую Мамаю удалось лишь немного потеснить.
Однако численное превосходство Мамая все же начало сказываться – монголо-татары все более теснили русский левый фланг, который нес огромные потери. Мамай уже посчитал битву выигранной и, не зная о существовании засадного полка, полностью утратил осторожность.
Результат битвы определился совершенно неожиданной для монголо-татар атакой засадного полка, которую возглавил Боброк-Волынский. Особо следует отметить, что воевода терпеливо дождался момента, когда можно было нанести решающий удар, хотя князь Владимир Андреевич постоянно уговаривал его начать атаку, говоря,