В феврале 1395 года Тамерлан выступил на север, из Закавказья в Дагестан по западному берегу Каспийского моря. В апреле он развернул укрепленный лагерь в долине реки Терек, откуда были видны основные силы Тохтамыша.
Битва состоялась 15 апреля 1395 года. Долгое время исход яростного и напряженного сражения оставался неясным, но когда в него вступили резервные соединения Тамерлана, они смяли сопротивление противника. В составе войска Тохтамыша, как и ранее, несомненно, находились русские отряды и воины, дравшиеся в передних рядах и павшие в этой кровопролитной битве.
Как ив 1391 году, воины Тамерлана захватили в брошенном Тохтамышем лагере огромные богатства. Но на этот раз Тамерлан не отказался от преследования Тохтамыша, который, бежав с небольшой свитой через низовья Волги, искал спасения у булгар на средней Волге. Тамерлан тоже пересек Волгу, но скоро потерял след беглеца. Тогда он приказал князю Кайричак-Оглану (сыну Урус-хана), которого, судя по всему, намеревался возвести на золотоордынский престол как своего вассала, установить порядок в районе нижней Волги. Тохтамыш впоследствии воевал в Крыму, ходил в Рязанское княжество, интриговал против Едигея, просил о союзе Тамерлана и даже получил его согласие.
Тамерлан скончался в Отраре 18 февраля 1405 года. Тохтамыш, по-видимому, умер в Тюмени примерно в то же время или вскоре после того. В любом случае его имя не упоминается после этой даты в известных источниках.