Князь Дмитрий Московский известил всех об угрозе и стал готовиться к битве. Все призванные на войну со стороны русских съезжались в Москву. Среди добровольцев были и богатые, вооруженные люди и простые бедные ратники вооруженные топорами и кистенями. Люди давали, что могли - посуду, деньги, еду.

Мамай не согласился на мирные переговоры. Московские военные отряды общей численностью 25 000 подошли к Коломне. Другие княжества выслали столько же. Командовали отрядами 23 воеводы. К ним позже присоединились дружины из Пскова и Брянска от братьев Яайло.

Эти отряды переправились через Дон и уничтожили мосты. Таким образом русские отрезали себе пути к отступлению и обеспечили себе тыловую защиту. Отряд Мелика совершил сражение с передовым отрядом Мамая и значительно повредил их.

Посередине боевого порядка располагался полк Дмитрия Московского, по флангам - полки левой и правой руки, в резерве был засадный полк, а позади левого фланга литовская дружина.

Ночью на восьмое сентября войска оставались в полной боевой готовности и готовились к бою. Засадный полк укрылся в роще Зеленой Дубраве в 2х километрах от Непрядвы. Утром опустился туман, который рассеялся к 11 часам дня. Русские двинулись вперед. Мамай выстроил войско цельным составом, не расчленив его, рассчитывая одним ударом сломить русских. Он имел возможность атаковать лишь с фронта. После того, как противники сблизились, от каждого неприятеля выступили оба богатыря и убили друг друга в единоборстве.

Начался бой, в котором русские войска потерпели большие потери, но сражались мужественно и упорно.

Во второй половине дня внезапно монголов атаковала подмога конницы русских, и те, сильно изнуренные боем, смогли лишь спасаться бегством. Русские преследовали противника, и многие из врагов утонули в Непрядве.

Потери русских в этой битве составили около 20 000. За это победу Дмитрия Московского стали называть "Донским".