В этих условиях Дмитрий Иванович стал первым русским князем, который изменил сложившуюся традицию отношений с Ордой и бросил ей открытый вызов. С 1361 г. он прекратил выплачивать татарам ненавистный ордынский «выход» — дань. Русские князья, идущие за Москвой, перестали ездить в Орду за получением ярлыков на свои княжества.
Однако возвышение Мамая изменило положение дел. Он вновь заставил русских князей, в том числе и Дмитрия Ивановича, признать свою власть. В подтверждение своей силы Мамай предпринял ряд карательных экспедиций на Русь.
В это время Литва в союзе с Тверью нанесла по Москве ряд решающих ударов. Именно в 60 — начале 70-х гг. решался вопрос: кто — Москва или Литва — сумеет объединить под своей властью все русские земли.
Первым бросил вызов Ольгерд. В 1368 г. он повел на Москву сильную литовско-русскую рать. В её составе были и полоцкие полки. Ольгерд разгромил наспех собранное московское войско и осадил Москву, где укрылся Дмитрий Иванович. Однако взять город Ольгерду не удалось. Новый каменный Кремль выдержал осаду, и раздосадованный литовский князь разгромил и поджег московский посад.
В ответ Дмитрий вместе с другими русскими князьями нанес удары по литовским союзникам. Московские рати вторглись в земли Брянского, Смоленского и, наконец, Тверского княжеств. Калуга и Мценск перешли к Москве. Тверь вынуждена была разорвать союз с Литвой.
В конце 1370 г. Ольгерд снова предпринял поход на Москву. Но Дмитрий Иванович на сей раз тщательно подготовился к войне, и московские рати оказали Ольгерду отчаянное сопротивление. Но литовско-русское войско было более многочисленным, и выучка у него была повыше. В результате Ольгерд снежной зимой снова дошел до Москвы, продержал её в осаде восемь дней и вынужден был отступить.
Через год литовский князь совместно с тверским князем повторил свой рейд и потерпел поражение.
Это был переломный момент в отношениях Вильно и Москвы. Литва была вынуждена уступить новой поднимающейся русской силе. По заключенному перемирию Ольгерд признал за Дмитрием Ивановичем титул великого князя.
Но не смирилась Тверь. За годы борьбы Литвы и Москвы тверской князь дважды добивался в Орде ярлыка на великое княжение. Но теперь Москва уже перестала считаться с Ордой: Дмитрий Иванович вовсе не собирался уступать с таким трудом добытое первенство. В 1375 г. он организовал поход на Тверь двадцати русских князей всей Северо-Восточной Руси. Объединенное русское войско опустошило тверские земли и осадило Тверь. Тверской князь подписал продиктованные ему условия: он навечно отказывался от посягательств на титул великого владимирского князя и признавал себя «молодшим братом» московского князя, а также обязался быть соратником Москвы в борьбе с Литвой и Ордой.
В 1374 г. Дмитрий Иванович разорвал все отношения с Мамаем, который к этому времени стал фактическим правителем Золотой Орды.
Русь вновь прекратила уплату дани. Через год, поставив Тверь на колени, Дмитрий Иванович обезопасил себе тыл на случай противоборства с татарами.
Одновременно происходили важные события в Литве. Ольгерд умер, а его сын и преемник великий князь Ягайло круто повернул руль литовской политики в сторону сближения с католической Польшей. Вместе с Ягайло к власти пришли сторонники так называемой «литовской партии», которые ничем не хотели делиться с представителями русской знати — в Литве начались гонения и на православие. В дальнейшем Ягайло принял католичество.
Эти два поворота — Москвы к борьбе с Ордой, к объединению против Орды всех русских княжеств, а Литвы к принижению русских, большинства жившего в ней населения, — привели к важным историческим последствиям. Отныне не Тверь и не Литва стали лидером в борьбе с ордынским игом, а Москва и великий московский князь Дмитрий Иванович. Литва же все более становилась средоточием антирусских сил. И естественно, что Ягайло все более начинает склоняться к союзу с Ордой, а русские земли в составе Литовско-Русского государства с этих пор видят в Москве свое избавление от литовского засилья, а позднее, после унии (объединения) Литвы с Польшей — и от польского засилья, и от давления католичества. Жители полоцких, брянских, смоленских, витебских и других земель, и не только простой народ, но и русские князья, бояре, деятели православной церкви все более решительно поворачиваются в сторону Москвы.
Это был огромной важности исторический поворот в Восточной Европе, который надолго определил политику многих государств в этом регионе.