Первым из перешедших на службу к московскому князю был Александр Гольшанский. Он был ласково принят и получил во владение богатый город Переяславль. В 1408 в Москву с большой свитой прибыл Свидригайло, которые также был щедро награжден.
Напряжение на границах обоих государств возрастало, но до войны не дошло. В сентябре князья заключили мир.
Вершиной военно-политической деятельности Витовта стала победа над крестоносцами под Грюнвальдом в июле 1410 года. Более 200 лет перед балтскими народами, белорусами, поляками, новгородцами и псковичами стояла стратегическая цель — сдержать натиск крестоносцев и полностью ликвидировать эту смертельную угрозу.
Возможность достижения этой цели появилась тогда, когда Великое княжество Литовское и королевство Польское сблизились и усилились настолько, что вместе могли встать на битву под Грюнвальдом. В конце 1408 года король и великий князь начали практическое обсуждение предстоящего похода, а зимой 1409 года в Беловежскую пущу стали стягиваться войска Великого княжества. Подвозились пушки и каменные ядра, приспособления для штурма замков и т. д.
Кроме этого, комплектовались большие обозы с оружием, продовольствием, табуны лошадей и гурты скота. Накануне битвы в армии союзников насчитывалось более 20 тысяч воинов, из которых почти десять тысяч белорусы из Полоцка, Витебска, Гродно, Минска, Мстиславля, Пинска, Лиды, Новогрудка, Кричева, Волковыска и других мест. На помощь выступили также три полка из Смоленска. Прибыли отряды из Новгорода Великого. Литва была представлена несколькими хоругвями, и пятью тысячами татарских конников. Из Польши прибыло почти 25 тысяч воинов, в том числе около трех тысяч из украинских земель.
План сражения готовили совместно Ягайло и Витовт. Но в походе и битве они были самостоятельными и равноправными. Король командовал своим войском, Витовт — своим. 3 июля армия союзников в 40 тысяч воинов выступила на Мариенбург. 14 июля возле деревни Грюнвальд им преградили путь крестоносцы. Началось великое сражение, которое завершилась полным разгромом крестоносцев. Решающим для исхода битвы был согласованный с Ягайло маневр Витовта, когда его войска начали имитацию отступления с целью нарушить боевые порядки тяжеловооруженных рыцарей. Вместе с великим магистром погибло все командование крестоносцев, более 18 тысяч рыцарей, пехоты, пушкарей и др. Каждого второго воина потеряло и Великое княжество Литовское. В основном это были белорусы.
Значение победы под Грюнвальдом трудно переоценить. Битва имела большое историческое значение. Орден потерпел сокрушительное поражение. Агрессия немецких рыцарей на восток надолго была остановлена. Удар по ним был настолько сильным и ошеломляющим, что славянские земли после этой битвы пятьсот лет не знали немецкой агрессии. Победив под Грюнвальдом, Великое княжество Литовское стало в один ряд с великими европейскими странами, возрос его международный авторитет. Современники прекрасно знали о выдающейся роли в этой победе князя Витовта. Во время объезда Витовтом и Ягайло Великого княжества Литовского после Грюнвальдской победы признательность Витовту выразили все белорусские земли, а также Псков, Тверь, Великий Новгород, Рязань и др. Татарский хан прислал Витовту богатые дары и просьбу о мире. В 1411 году Витовт возвел на престол Золотой Орды брата хана Джелаладдина — предводителя татар, погибшего в Грюнвальской битве.