Покорив московского князя, Тохтамыш стал вызывающе держать себя в отношении своего покровителя, Тамерлана. В 1387 году Тохтамыш вторгся в пределы Кавказа и разгромил Тавриз, но был оттуда изгнан. В 1391 году напал на владения Тамерлана со стороны Яика, захватил Ургенч и разрушил его. Тамерлан, получив сведения о действиях Тохтамыша, из Персии появился в Средней Азии и двинулся против Тохтамыша. Поднявшись вдоль Уральского хребта, Тамерлан встретил войска Тохтамыша у Самарской Луки. В трехдневном сражении войска Тохтамыша были разбиты, Тамерлан занял Сарай и разрушил его, захватив много пленных и большую добычу. В числе пленных было много казаков, которых Тамерлан включил в состав своих войск, и они были уведены им впоследствии в пределы Малой Азии. После разгрома Сарая Тамерлан отвел войска в сторону Кавказа, где и отдыхал с ними. Потом двинулся с ними в Бухару и оттуда совершил поход в Индию. В 1398 году Тамерлан появился на Кавказе и занял Армению и Грузию. Тохтамыш не терял надежды на успех против Тамерлана и выступил против него. Войска противников встретились в пределах Северного Кавказа, и в происшедшем сражении войска Тохтамыша потерпели поражение, а сам он, спасаясь, бежал в Литву и нашел убежище у литовского князя Витовта. Тамерлан вторично занял столицу Золотой Орды Сарай и разрушил ее. Затем Тамерлан пошел в сторону Азова, разрушил его и остановился на некоторое время в Северном Кавказе. Ханом Золотой Орды Тамерлан оставил Менгу-Кутлука, объединив таким образом под властью обе Орды. Из пределов Северного Кавказа Тамерлан двинулся в сторону Москвы и занял Елец. В Москве поднялась тревога и стали ожидать нашествие Тамерлана. Но он повернул обратно и повел войска в Малую Азию, где в то время создавалась угроза для его владений со стороны Турции.

В 1389 году султан Турции Баязет разгромил на Кассовом поле балканских славян; в 1396 году нанес поражение европейскому рыцарству под Никополем, после чего начал завоевания в Малой Азии. Тамерлан двинулся навстречу Баязету, встретил его у Ангоры. В происшедшем сражении войск, с одной стороны, лучшей монгольской конницы, с другой – лучшей турецкой пехоты, войска Баязета понесли поражение и сам он был взят в плен. Тамерлан покорил Сирию, взял Дамаск и начал военные действия против Моссула и Багдада. В 1405 году Тамерлан умер, и объединенные им народы Иранского улуса, Белой и Золотой Орды быстро распались, Иранский улус окончательно прекратил свое существование. Продолжала существовать Золотая Орда, но против нее поднимались новые силы со стороны Литовского княжества, королем которого в 1392 году стал энергичный князь Витовт. Нашествие Тамерлана в пределы Золотой Орды имело важные последствия для народов черноморских степей и донских казаков.

Разгром столицы Золотой Орды – Сарая – привел к прекращению крупного торгового центра между Западом и Востоком. Полчищами Тамерлана была разрушена вся организация внутреннего управления Золотой Орды и уничтожена сеть ямских сообщений. Это значило, что сотни тысяч людей, занятых в хозяйственных службах торгового и политического центра, сотни тысяч обслуживавших пути сообщения и речные переправы были согнаны со своих мест и должны были искать места для дальнейшего существования. Казачьи городки от устья Хопра до низовьев Дона были разрушены. Ханом Золотой Орды был поставлен Тамерланом случайный хан, Тимур-Кутлай, а бежавший в Литву Тохтамыш не оставлял претензий на занятие ханского престола Золотой Орды. Внутренняя борьба за власть в Орде продолжалась. Положение в черноморских степях совершенно изменилось. Половцы, составлявшие большую часть племен, кочевавших в степной полосе между Доном и Днепром, стали уходить на восток, и степная полоса пустела, южную ее часть по побережью Черного и Азовского морей занимали кочевья наиболее диких племен – ногайцев, части азиатских печенегов, одно племя из тех, которые раньше занимали черноморские степи. Наступление Литвы на русские земли продолжалось. В 1392 году во главе Литовского княжества стал энергичный король Витовт. Он успешно продолжал политику своих предшественников и присоединял к своим владениям области московских князей. Москва, неспособная ни освободиться от зависимости Орды, ни отражать наступление Литвы, ставилась в сложившихся условиях под угрозу поглощения Литвой.