В самой мясорубке находился князь Дмитрий – он повел в бой Сторожевой полк. Сторожевой и Передовой полки были уничтожены. Сам князь Дмитрий был ранен. Но он продолжал управлять всем войском. Он следил за тем, чтобы войска главной линии оставались на своих местах. Если бы Большой полк выдвинулся вперед, то ордынцы зажали бы его с обоих флангов в клещи. Этого допустить нельзя было. Правильным было ждать наступления ордынцев на занятой позиции. Ордынцы ударили по центру русских войск, а затем сосредоточили внимание на левом фланге русских войск. Мамай рассчитывал зайти в тыл русских войск, обогнув их левый фланг. Мамай не сомневался в победе и своим маневром рассчитывал отрезать русским путь к отступлению. Он надеялся, что его войска сбросят русских в воды Непрядвы и Дона.

Пешие ордынцы атаковали центр русских войск. Напор их был очень сильным. Они действовали в плотном строю. В летописи сказано: «И тако сташа, копиа поклодше, стана у стены, каждо их на плещи предних своих имуще, преднии кроче, а задни должае». Большой полк подался назад. Но Владимирский и Суздальский полки под командованием Глеба Брянского и Тимофея Вельяминова восстановили положение, контратаковав ордынцев. Сражение распалось на отдельные единоборства. «И бяше видети Русин за Татариным гоняшеся, а Татарин Русина състигоша; смятяше бо ся и смесишася кождо бы искаше своего съпротивника победити».

Пересеченная местность не способствовала успешному действию конницы. Ордынская конница наступала на правый фланг русских войск, но безуспешно. Атака была отражена. Основной удар Мамай сосредоточил на левом фланге русских войск. Практически все воеводы на левом фланге погибли в бою. Полк оказался без командиров. К тому же тут было сосредоточено значительное число новобранцев. Под напором ордынской конницы полк Левой руки подался назад. Татарская конница получила свободную территорию для своего резерва. Русские войска отошли к берегу Непрядвы.

Частный резерв русских войск, который находился в тылу, попытался помешать ордынской коннице зайти в тыл Большому полку. Однако это ему удавалось только некоторое время. Вновь подходящие свежие силы ордынцев смяли частный резерв русских. Мамай достиг явного успеха, но его резерв был исчерпан полностью.

Зато у русских был полноценный Засадный полк. Настало его время. Воевода Дмитрий Боброк с волнением наблюдал за ходом сражения. Князь Владимир Андреевич проявлял крайнее нетерпение, наблюдая поражение русских войск. Он рвался в бой и говорил воеводе Боброку: «Брате Дмитрий, что пользует наше стоание и что пакы успех будет, кому имам пособити?» Но воевода хорошо чувствовал ситуацию. Он отвечал князю: «Да, княже, несть же и пришла година, начинаем бо без времени, себе вред приймем». Важно было ударить вовремя. И этот момент наступил. Ордынцы при обходе русского Большого полка подставили свой тыл под удар Засадного полка русских. Тут-то воевода Боброк и закричал: «Княж Владимире, час прииде, а время приближися!»

Ввод в бой полноценного полка свежих сил русских изменил ход сражения. Ордынцы растерялись. Их конница пришла в смятение и под давлением тяжелой конницы русских стала отступать. Большой полк и полк Левой руки стали наступать на ордынцев. В летописи сказано: «Князь Дмитрий Ольгердович сзади Большого полку вступи на то место, где оторвался Левый полк, и нападе с северяны и псковичи на большой полк татарский. Тогда же и князь Глеб Брянский с полками Владимирским и Суздальским поступи чрез трупы мертвым, и ту бысть бой тяжкий». В результате «бысть такая смятня, яко на можаху разбирати своих, татары бы въезжаху в русские полки, а русские полки в татарские». Русские войска давили ордынцев всё больше и больше.