В конце 60-х годов XIV в., когда Дмитрий повзрослел, москвичи начали наступление на противящегося московской воле тверского князя Михаила Александровича. Михаил привлек тогда на свою сторону великого князя Литовского Ольгерда, женатого на его сестре, а также попытался заручиться поддержкой эмира (по-русски - князя) Мамая, ставшего к этому времени правителем западной части Орды (к западу от Волги). В 1371 г. Мамай от имени своего марионеточного хана выдал Михаилу ярлык на великое княжение, но в том же году Дмитрий Московский приехал в Орду и ценой богатых даров сумел получить ярлык на свое имя. Ольгерд же совершил три похода на Москву (в 1368, 1370 и 1372 гг.), но успеха достичь не смог и по договору лета 1372 г. признал великое княжение Владимирское «отчиной», т.е. наследственным владением, Дмитрия, отказавшись от поддержки Михаила Тверского.
В 1374 г. началось обострение отношений Дмитрия Ивановича с Мамаем, переросшее в шестилетнюю войну. Впервые русское княжество вступило в открытую конфронтацию с Ордой. Но противоборство с Мамаем не колебало ставшее традиционным представление о законности власти хана Орды, «царя», над Русью. Здесь расценивали ситуацию, при которой реальная власть в Орде находилась в руках не хана, а временщика, как нарушение нормы. Соответственно и борьба с Мамаем рассматривалась как выступление против незаконного правителя.
В этой ситуации Михаил Александрович Тверской вновь предъявил претензии на великое княжение Владимирское и в 1375 г. получил ярлык на него от Мамая. В ответ на Тверь двинулось огромное войско во главе с Дмитрием Ивановичем Московским. В него входили отряды со всей Северо-Восточной Руси, а также из некоторых княжеств Черниговской и Смоленской земель и новгородцы. Михаил Тверской вынужден был капитулировать, признав себя «молодшим братом» (т.е. вассалом) Дмитрия, а великое княжение - его «отчиной».
Мамай ответил на это ударами по владениям московских союзников -нижегородского и новосильского князей. В 1377 г. его войска нанесли поражение рати, состоявшей из нижегородских и московских полков, на р. Пьяне. В 1378 г. временщик послал войско во главе с Бегичем на саму Москву, но Дмитрий разгромил его на р. Воже, в пределах Рязанской земли. Кульминации противостояние достигло в 1380 г. Мамай собрался в поход на Москву, заключив союз с великим князем Литовским Ягайло Ольгердовичем. Но Дмитрий Иванович во главе соединенного войска княжеств Северо-Восточ-ной Руси (а также отрядов из некоторых княжеств Смоленской и Черниговской земель), желая предупредить соединение сил противников, вышел на ордынскую территорию. 8 сентября 1380 г. в верховьях Дона на Куликовом поле состоялась решающая битва, в которой войско Мамая было полностью разгромлено.