Начав свое движение ранней весной 1391 года, Тамерлан совершенно неожиданно для Тохтамыша оказался в начале лета в самом сердце Золотой Орды, поставив противника перед выбором: немедленно сражаться теми силами, что есть, или бежать с позором. Русские дружины должны были воевать на стороне Тохтамыша, однако хан зря ждал своего вассала, московского Великого князя Василия Дмитриевича. Тот якобы не явился на место сражения, отговорившись всякими ложными предлогами. Тем не менее русские воины участвовали в этой битве на стороне Тохтамыша: это касалось как отдельных воинских отрядов, так и русских мужчин, захваченных в грабительских набегах на территорию Руси и превращенных в воинов. Позднее из подобных людей формировались воинские отряды по национальному признаку. Заметим, что и князь Василий Дмитриевич, явившись в Орду в 1392 году, не был наказан за уклонение от битвы...
Тимур прибег к прямому моральному давлению на ордынцев. Так, перед самым началом сражения он, приготовив к бою все семь своих корпусов, вдруг ни с того ни с сего отказался от атаки и разбил лагерь на виду у изумленного вражеского войска, показывая тем самым, что совсем не опасается врага и может напасть на Тохтамыша тогда, когда захочет. В лагере Тимура вовсю дымили костры, его воины пировали, веселились, а Тохтамыш, не имевший смелости напасть первым, ждал, когда противник соизволит приступить к сражению, и в долгом ожидании нерасчетливо выдвинулся вперед.
В ходе самой битвы, состоявшейся в апреле 1391 года, Тохтамыш руководствовался принципами монгольской тактики, по которым исход сражения решал мощный фланговый удар конницы. Тимур же применил сложный порядок построения из семи корпусов — «кулов», успешно противостоявший удару с фланга или обходу с тыла. Кроме того, Тимур навязал сражение в условиях, препятствовавших маневру ордынской конницы (на берегу реки), и выделил из состава своих войск резерв, которого у Тохтамыша в решающий момент не оказалось. По свидетельству летописцев, битва была настолько ожесточенной, что «взвившаяся в небо пыль от копыт закрыла солнце, смешались небо и земля, а река Кондурча стала красной от крови».
Армия Тимура одержала полную победу, изгнав ордынское войско из Поволжья на Кавказ, где война продолжалась еще четыре года. Поражение Тохтамыша на Кондурче было обусловлено теми же причинами, что и разгром Мамая на Куликовском поле; прошедшие 11 лет мало чему научили ордынцев. В то время как европейские, а также турецкие и прочие передовые армии уже начали применять новое боевое построение, новое оружие и даже артиллерию, вооружение воинов Орды оставалось точно таким же, как и две с половиной сотни лет назад, практически не развивалась и тактика боя. В течение 26 дней войска Тимура стояли в Среднем Поволжье, в самом центре Орды, опустошая владения побежденных. Кроме того, Тохтамышу изменила часть ордынской аристократии во главе с будущим ханом Едигеем.