Мамай спешил воспользоваться ударом, нанесенным главному союзнику Московского князя, и готовил такой же удар как ему самому, так и другому его союзнику Олегу Рязанскому. Уже Арапша после похода в Суздальскую землю, той же осенью, изгоном (набегом) ходил на Рязанскую землю и часть ее попленил и пограбил. Захваченный врасплох, Олег Иванович попался было в плен, но вырвался и убежал, весь израненный татарскими стрелами. Летом следующего 1378 года Мамай отправил на Рязань и Москву большое войско под начальством мурзы Бегича. Димитрий Иванович понял грозившую опасность и на этот раз не опоздал своею помощью; он лично приспел со своей ратью на южную сторону Оки и встретил Татар на берегах ее правого притока Вожи, верстах в 15 от Переяслава-Рязанского. Несколько дней оба войска стояли друг против друга на разных берегах. 11 августа Татары первые перешли речку и вступили в бой. Но Димитрий уже изготовил свою рать. Одним ее крылом начальствовал Даниил Пронский, другим — московский окольничий Тимофей Вельяминов. Сам великий князь ударил на врагов с главным полком. Татары недолго выдерживали бой и побежали обратно за Вожу. При этом много их было побито и перетонуло в реке. В числе павших находился сам Бегич и некоторые знатнейшие мурзы, как-то: Хазибей, Коверга, Карулук, Кастрок. Наступившая ночь помешала преследованию со стороны Русских. На следующее утро был густой туман. Только когда он рассеялся, Димитрий перешел через реку и погнался за Татарами. Нагнать их было уже невозможно; но зато Русь собрала большую добычу, потому что враги в поспешном бегстве побросали свои шатры и телеги, наполненные разным добром. (Памятником Вожинской битвы служат высокие курганы, под которыми погребены павшие воины.)
Доселе Димитрий сохранял еще даннические отношения к Орде, хотя платил дани гораздо уменьшенные в сравнении со своими предшественниками. На Воже была одержана первая большая победа Руси над своими поработителями. Это уже было открытое и решительное восстание великого Московского князя против Золотой Орды. Можно представить себе ярость Мамая и золотоордынских мурз, когда беглецы принесли им весть о своем поражении. Прежде всего он спешил выместить свою досаду на Рязанской области. Собрав остатки разбитой рати, он бросился на Рязань. Не ожидая такого скорого возвращения Татар после их поражения, Олег Рязанский оказался неготовым к обороне и удалился на левую лесную сторону Оки. Татары пожгли его стольный Переяславль и некоторые другие города, разорили множество сел и увели большое количество пленников. Это внезапное нападение должно было послужить предвестием более страшной бури, т. е. опустошения самого Московского княжения. Но, испытав его могущество, Мамай решил приготовить прежде большие силы, чтобы напомнить Руси Батыево нашествие. Приготовления его совершались тем успешнее, что Мамаю удалось восстановить единовластие в Золотой Орде. Он велел убить молодого хана Могамеда и самому себе присвоил ханский титул, хотя и не принадлежал к царскому роду Джучидов.
Во время описанных событий в Орде проживал помянутый выше московский крамольник, сын тысяцкого Иван Васильевич Вельяминов. На Воже после поражения Татар Русские захватили в их стане одного попа с мешком каких-то трав и зелий. В нем заподозрили лазутчика или злоумышленника, подосланного Вельяминовым; подвергли его пытке, а потом сослали на озеро Лаче («идеже бе Данило Заточенник», — прибавляет летопись).
А в следующем 1379 году сам Иван Вельяминов, отважившийся явиться на Руси, с помощью какой-то хитрости был схвачен в Серпухове и привезен в Москву. Семья Вельяминовых была тогда еще в силе. Тимофей Васильевич, дядя Ивана, состоял окольничим и большим боярином; а Николай Васильевич, брат Ивана, находился в свойстве с великим князем (имея женой его свояченицу). Однако, не помогли Ивану ни известная боярская вольность, ни знатная родня: Димитрий изрек над ним смертный приговор. Утром, 20 августа, за стенами столицы, на Кучкове поле, в присутствии многочисленной толпы, Вельяминову мечом отрубили голову. Эта публичная казнь знатного боярина, судя по словам летописи, у многих вызывала слезы и вообще произвела на народ сильное впечатление. Очевидно, молодой Димитрий Московский, мужественно справляясь с внешними врагами, и дома у себя держал власть твердой рукой. Сообщник Ивана Вельяминова, сурожанин Некомат, спустя несколько лет, также был казнен в Москве{30}.
Не успел великий князь Димитрий Иванович со своими боярами и дружиной отдохнуть от недавних походов против Татар и Литвы, как летом 1380 года в Москву пришла грозная весть: Мамай поднялся со всей своей ордой и идет на Русь. Не довольствуясь тем, что собрал всю свою силу Татарскую и Половецкую, старый хан нанял еще в свою службу отряды Бесермен (закаспийских мусульман), Алан, Черкес и крымских Фрягов (Генуэзцев). Мало того, он заключил союз с недругом Москвы великим литовским князем Ягеллом Ольгердовичем, который обещал соединиться с ним, чтобы вместе разгромить Московскую землю. Вести добавляли, что Мамай исполнился великой ярости против Русских князей за поражение татарского войска на реке Воже, что он хочет их совершенно истребить, а вместо них посадить на Руси своих баскаков; грозит даже искоренить саму православную веру и взамен ее ввести свою бусурманскую (т. е. мусульманскую). В подтверждение этих вестей прискакал гонец от великого князя рязанского Олега Ивановича. Этот последний, бывший перед тем временем в единении и приязни с Московским князем, извещал, что Мамай уже перешел на правую сторону Дона и прикочевал к устью реки Воронежа или к пределам Рязанской земли.
Опечалился Димитрий Иванович при виде такой черной тучи, надвигавшейся на Русь, и прежде всего, по обычаю благочестивых Русских князей, прибег к молитве и покаянию. А затем, ободрясь духом и не теряя времени, послал гонцов во все концы своей земли с повелением, чтобы наместники его и воеводы спешили с ратными людьми в Москву. Разослал также грамоты к подручным себе и соседним князьям Русским, убедительно просил их как можно скорее идти к нему на помощь со своими дружинами; прежде же всего послал за своим двоюродным братом и другом Владимиром Андреевичем Серпуховским. Последний не замедлил явиться на этот призыв. Вскоре со всех сторон стали собираться в Москву ратные люди. Начали прибывать и подручные князья.
Между тем приехали послы от самого Мамая и потребовали у великого князя того же выхода (дани), который Русь платила Орде при хане Узбеке, и той же покорности, какая была при старых ханах. Димитрий собрал своих бояр и подручных князей. На совете присутствовали и духовные лица. Духовенство говорило, что подобает утолить ярость Мамаеву великой данью и дарами, чтобы не пролилась кровь христианская и не были разрушены святые храмы от неверных. Эти советы уважены. Великий князь одарил татарское посольство и отпустил его назад; а вместе с тем отправил к хану со многими дарами и с мирными предложениями собственного посла Захария Тютчева, которому даны были два толмача, умеющие говорить по-татарски. Плохая однако была надежда умилостивить дарами злого Татарина, и военные приготовления деятельно продолжались. По мере того как увеличивалось собиравшееся в Москву Русское ополчение, росло в Русских людях воинственное воодушевление, росла охота помериться силами с Татарской Ордою в открытом поле и уничтожить вконец ненавистное иго. Недавняя победа на Воже была у всех в свежей памяти. Воспрянула древняя отвага в русском сердце, воскресал дух русской удали и молодечества, на время придавленный тяжелой судьбой. Вновь росло сознание Русского народного единства и Русской силы.