Вскоре Мстислав столкнулся с передовым отрядом неприятеля во главе с Гемябеком и разгромил его, сам Гемябек пытался спрятаться, но его нашли и убили (по другой версии, это случилось с Семеябеком, а Гемябек бежал). Продолжив поход, у Хортицкого брода союзники встретились с подошедшим из Галича подкреплением под командованием Юрия Домамерича и Держикрая Володиславича. Сюда же подошли половецкие отряды. После недолгой задержки союзные рати двинулись дальше и вскоре столкнулись с передовым отрядом неприятеля.
«Стрелци же Рускыи победита и (их. — А. К.) и гнали в поле, далеце секуще и взята скоты их».
Через восемь дней русские полки достигли реки Калки. Передовой русско-половецкий отряд завязал с вражеской «сторожей» бой, в котором погиб воевода Иван Дмитриевич и еще двое безымянных ратников (или тоже воевод?).
Мстислав Мстиславович. Художник Б. Чориков
31 мая Мстислав Удатный приказал Даниилу переправиться через Калку, а затем сделал это сам. Обнаружив перед собой главные силы неприятелей под командованием Джебе и Субедея, князья решили атаковать. Дальнейшее не вполне ясно. Непонятно прежде всего, осознали ли князья, что это именно главные силы, а не очередной передовой отряд, хотя и более многочисленный. Ибн ал-Насир пишет, что монголы заманили русских и половцев и атаковали, когда те этого не ожидали. Ипатьевская летопись сообщает, будто бы Мстислав, призвавший других князей к оружию, ничего не сообщил киевскому и черниговскому князьям, «бе бо котора (ссора. — А. К.) велика межю има», но почему-то прежде о ней ничего не говорилось. В битве приняли участие, помимо галицкого и волынского князей, Олег Курский и Мстислав Немой, правитель Луцка. Похоже, сражался и Мстислав Черниговский — его за уклонение от битвы, как киевского князя, летописцы не упрекают. Даниил проявлял чудеса храбрости, «не чюяше ран, бывших на телеси его». Новгородский летописец уверяет, будто во всем виноваты половцы — «побегоша не успевъше ничтоже Половци назад, и потъпташа бежаще станы русскых князь». Так или иначе, союзники потерпели полное поражение, Мстислав Киевский, не принявший участия в битве, был окружен в лагере и через три дня (цифра, впрочем, сугубо условная) сдался под честное слово, которое ему дал союзник монголов, предводитель бродников Плоскиня. Но после убийства своих послов Джебе и Субедей считали себя вправе нарушать любые обещания и расправились с князем и его приближенными.
Очевидно, Мстислав стал жертвой собственной удали — он начал бой, не дождавшись сосредоточения главных сил. Видимо, прежние успехи вскружили ему голову. Вина половцев за поражение представляется сильно преувеличенной — вряд ли они были столь многочисленны, что своим бегством решили исход битвы. Кроме того, следует учесть, что союзники столкнулись с сильнейшими воинами своего времени, прекрасно обученными, храбрыми, опытными, которыми руководили способные полководцы, применившие здесь, судя по Ибн ал-Насиру, отработанную тактику заманивания. Битва на Калке стала грозным предвестием того, что ждет Русь в недалеком будущем.