Бегство предводителя ордынского войска еще больше усилило папику. «Услышав это, все его темные власти и князья побежали. Видя это, и прочие иноплеменники, одержимые страхом, от мала до велика бросились в бегство. Христиане, видя, как татары с Мамаем побежали, погнались за ними, избивая и рубя без милости. И в этой погоне один татары, пораженные оружием, пали, а другие в реке утонули. И гнали их до реки Мечи, и там бесчисленное множество бежавших погибло. Княжеские же полки гнали их, избивая, до стана их и захватили много богатства и все имущество их…» — так описывал летописец заключительный этап Куликовской битвы. Другие летописцы добавляли, что преследователи «трупами татарскими поля насеяли и кровью потекли реки», что были захвачены «стада татарские», утрата которых была особенно разорительной для степняков.
Преследование ордынцев было всеобщим, за ними устремились все русские воины, еще имевшие силы сражаться. Так, по словам автора «Сказания», в засадном полку «ни один человек не остался под знаменем, все гнались за татарами». Преследование продолжалось почти 50 км и закончилось уничтожением главных сил ордынского войска. Лишь немногим, в том числе самому Мамаю, удалось спастись — кони «сынов русских» были утомлены тяжелой и продолжительной битвой.
Только к вечеру закончилась погоня. Усталые герои возвращались на поле битвы, где над телами павших гордо веяли победные русские знамена. «Уже и день кончился, солнце заходило, затрубили во всех полках русских в трубы, — повествует автор «Сказания». — Грозно видеть и жалостно смотреть на кровопролитие русских сынов: человеческие трупы, точно великие стога, наворочены; копь не может быстро через них перескочить, а в крови по колено бродят, и реки три дня текли кровью…»
Страшные картины открывались перед великим князем Дмитрием Ивановичем, когда он объезжал поле брани. Многие его соратники пали в сражении. Великий князь Дмитрий «наехал место, на нем лежат 12 князей белозерских, убитых вместе, а близ того места лежит воевода Минула Васильевич убитый». На месте большого полка Дмитрий нашел «любимца своего Михаила Андреевича Бренка, а близ него лежит Семей Мелик, твердый страж, а близ него лежит Тимофей Волуевич». Потом Дмитрий «пришел на иное место, нашел Пересвета-чернеца и близ него нарочитого богатыря Григория Капустина». Объехав поле, Дмитрий «велел трубить в ратные трубы, созывать людей» и приказал подсчитывать потери: «Считайте, братья, скольких воевод и скольких служилых людей нет!»
О результатах этого подсчета подробно повествует автор «Сказания о Мамаевом побоище»: «Говорит боярин московский, именем Ми-хайло Александрович, а был в полку у Микулы у Васильевича, умел он хорошо считать: «Нет у нас, государь, 40 бояринов московских, да 12 князей белозерских, да 13 бояринов-посад-ников новгородских, да 50 бояринов Новгорода Нижнего, да 40 бояринов серпуховских, да 20 бояринов переяславских, да 25 бояринов костромских, да 35 бояринов владимирских, да 50 бояринов суздальских, да 40 бояринов муромских, да 33 бояринов ростовских, да 20 бояринов дмитровских, да 70 бояринов можайских, да 60 бояринов звенигородских, да 15 бояринов углицких, да 20 бояринов галицких. А молодым людям счета нет…» Тяжелее всего оказались потери в полках московских городов — Серпухова, Можайска, Звенигорода. Эти полки сражались особенно стойко и оказали значительное влияние на исход Куликовской битвы.
Всего в сражении погибло 12 князей и 483 боярина, что составляло примерно 60 % «командного состава» русского войска. Что касается общих потерь, то в летописях по этому поводу не содержится сколько-нибудь достоверных сведений. Военные историки полагают, что в Куликовской битве погибла примерно половина русского войска, что свидетельствует о крайнем упорстве, мужестве и самопожертвовании «сынов русских». «Оскудела вся земля Русская воеводами и слугами и всеми воинствами, и о сем был страх великий по всей земле Русской», — печально заключает летописец свой рассказ о Мамаевом побоище.
Но ордынские потери оказались еще большими. Особенно много ордынцев погибло во время преследования, которое русские воины вели неотступно и упорно, до полного уничтожения главных сил противника. В организации преследования после тяжелейшего сражения проявилось военное искусство русских военачальников.
Летописец, отметив, что великий князь Дмитрий видел на Куликовом поле «множество избитых воинства своего», тут же добавлял, что «поганых вчетверо избитых». Можно поставить под сомнение точность этой цифры, по то, что Мамай потерял намного больше воинов, чем великий князь Дмитрий, несомненно. В рукопашном бою, который развернулся по всему Куликову полю, ордынцы, не имевшие надежного защитного вооружения, несли огромные потери. Еще больше погибло ордынских воинов во время беспорядочного бегства, преследуемых русской конницей. Мамай так и не сумел оправиться от поражения. Вскоре он был убит в междоусобной борьбе со своими соперниками. Орде был нанесен сильнейший удар. Была развеяна традиционная вера в непобедимость завоевателей. Куликовская битва положила начало полному освобождению Руси от ордынского ига.