Четвертого мая 1399 года Папа Римский Бонифаций IX издал буллу, которой предписывал католикам Польши и Великого княжества поддержать крестовый поход против татар. Но Ягайло выступил против намерения Витовта, и в итоге к нему пришел лишь небольшой отряд поляков в 400 человек.
Сборным пунктом для литовской армии стал Киев. Под знаменами Витовта тут объединились подвластные ему князья, несколько тысяч пошедших за Тохтамышем татар, отряды поляков и волохов, а также крестоносцы под командованием Маркварта фон Зальцбаха, то есть по словам летописца: «бысть сила ратных велика зело».
В поход в Дикое поле – так назывались в то время украинские степи – Витовт выступил из Киева 18 мая. Переправившись вблизи города на левый берег Днепра, войско направилось вдоль него вниз. Шли медленно. Часто останавливались, принимая постоянно подходящие отряды. Время выбрали неудачное – самое жаркое в году. 5 августа достигли реки Ворсклы и возле впадения ее в Днепр остановились. Встреча противников произошла «в поле чистом, на реке на Ворскле, в земле Татарской». За рекой в степи уже расположились лагерем воины хана Темир-Кутлуга. Хан ждал на подмогу войско крымского правителя эмира Едигея и потому, чтобы выиграть время, вступил с Витовтом в переговоры. Витовт был уверен в своей победе и потребовал от хана полного подчинения ему: «Бог покорил мне все земли, покорись и ты мне, и будь мне сын, я тебе отец, и давай мне на всякое лето дань и оброки; если мне не хочешь такое, да будешь мне раб, а я Орду твою всю мечу предам».
Хан попросил три дня на раздумье. А чтобы воины Витовта из-за недостатка еды не стали требовать от него начать битву, прислал в лагерь князя отары овец, стада волов и иной провиант. Витовт не сумел разгадать хитрость хана.
Тем временем подошел с крымскими татарами Едигей. Услышав о требовании Витовта, воскликнул: «О царь, лучше нам смерть принять, чем этому быть!»
На переговорах с Витовтом Едигей выдвинул свои условия: «Справедливо взял ты вольного нашего царя Великой Орды в сыны себе, потому что ты стар, а вольный наш царь Великой Орды Темир-Кутлуй молод; но надо тебе разуметь, что я стар перед тобой, а ты молод предо мною, и подобает мне над тобой отцом быть, а тебе у меня – сыном, и дань и оброки на всякое лето мне брать со всего твоего княжения, и во всем твоем княжении на твоих деньгах литовских моему ордынскому знамени быть».
На военном совете было решено сражаться с татарами. Как рассказывает польский хронист Бернард Воповский, Витовт потребовал от Едигея отступить за Дон. Взамен он готов был заключить мир с Тамерланом и верно его хранить. Едигей не согласился: «Тамерлан, король королей, великий царь Азии, покоривший в кровавых битвах персов, турок, египтян, постановил также Европу к державам своим присоединить, а когда Польша и Литва подчинятся Тамерлану и прилежно будут платить дань и заложников поставят, отведу свое войско за Дон».
Началась битва 12 августа за два часа перед заходом солнца. Легкая татарская конница переправилась через Ворсклу и вихрем налетела на литвинов, которые встретили врага огнем орудий, тучей стрел из луков и арбалетов. А вскоре сошлись в яростной сече. Татары не выдержали натиска литвинов и шаг за шагом начали отступать к Ворскле. Витовт появлялся то в одном, то в другом месте и поддерживал боевой дух своих воинов. Они уже верили в близкую победу. Но оказалось, что их противником было лишь войско Едигея. А в это время воины Темир-Кутлуя переправились через Ворсклу возле лагеря Витовта. Тохтамыш, охранявший лагерь, предпочел его ограбить и трусливо бежать. Из-за этого Темир-Кутлуй сумел зайти в тыл сил Витовта и ударить ему в спину. Литвины были окружены. Началось их избиение. Спастись удалось немногим. В битве на Ворскле участвовал и отряд из Московского княжества, который возглавлял князь Дмитрий Боброк. Татары гнали литвинов много верст, «пролиша кровь, аки воду». Погибло 74 князя, среди них Андрей Полоцкий, Дмитрий Брянский, Глеб Смоленский, Михаил Заславский, Андрей Друцкий, смоленский наместник Ямонт Тулунтович, Дмитрий Кориатович, властелин Подолии, Спитько и «иных воевод и бояр великих, и христиан, и литвы, и руси, ляхов, немцев… многое множество». Погиб некий Иван Борисович Киевский. В «Хронике Литовской и Жемойтской» так описывается битва на Ворскле: «…А затем все татарское войско ринулось на наших с великим криком, труб слышны хрипатые голоса, бубны выдают голоса, кони ржут, «ала, ала» татары кричат, а наши христиане и литва, саблями и стрельбой из ручниц бьючи их, восклицают: «Господи помогай». Татары из луков безостановочно также стреляют. Дмитрий-Корибут в середину татар со своими вскочил и там секся долго, с коней татар валячи, аж его великий отряд окружил. Крик, гул отовсюду сражающихся, как волны морские под ветрами в бурю, пули, стрелы, как дождь, свистя, летят с обоих сторон в полях, как рой пчелиный; кричат, сабли, мечи гремят, доспехи от копий трещат. И в сече наших окружили татары, и начали наши слабеть от великости их войска. Видя это, Витовт в малой дружине вместе со Свидригайло счастливым способом убежал, а татары бьют, секут, но и самих татар несколько десятков тысяч погибло».