Три дня стоял хан Тохтамыш под Москвой, окружив ее тесным кольцом своих отрядов. Город продолжал оставаться неприступным. Тогда хан начал переговоры с осажденными. Ордынцы убеждали москвичей: «Хан вас хочет жаловать, потому что неповинны вы, не на вас пришел хан, а на князя Дмитрия. Ничего не требует от вас хан, только встретьте его с честью и легкими дарами, а вам всем мир и любовь!». Летописец не сообщал, почему москвичи поддались на уговоры хана. Можно предположить, что какую-то роль в решении москвичей сдать город без боя сыграло боярство, которое еще до начала осады заняло пораженческую позицию.
26 августа москвичи открыли городские ворота. Делегация бояр встретила ордынцев, но те, размахивая саблями, «в город ворвались, и одних иссекли, а других пленили, и церкви разграбили, и множество книг, снесенных отовсюду в осаду, пожгли, и богатство и казну княжескую взяли». Город был разграблен и сожжен, уцелевшие от резни москвичи взяты в плен.
Разорив Москву, хан Тохтамыш разделил свое войско на несколько частей и направил во все стороны для грабежа. По сообщению летописца, одни татарские отряды пошли к Переяславлю, «другие Юрьев взяли, а иные Звенигород, и Можайск, и Боровск, и Рузу, и Дмитров взяли, волости и села пленили. Переяславль же, взяв, сожгли, а горожане многие на озеро выехали на судах и тем спаслись». Но задерживаться долго в русских землях Тохтамыш побоялся. Под Волоком-Ламским передовой отряд ордынцев был разбит князем Владимиром Андреевичем. Пришли вести о том, что в Костроме великий князь Дмитрий Донской собрал войско и готовится к удару. И хан Тохтамыш начал отступление. По дороге в степи ордынцы разорили Коломну, а затем вторглись в Рязанское княжество. Князю Олегу рязанскому не помогло его предательство: рязанское княжество было страшно опустошено. По сообщению летописца, ордынцы «повоевали Рязанскую землю» и отошли восвояси «с бесчисленным богатством и бесчисленным полоном».
Великий князь Дмитрий Иванович возвратился в свою разоренную столицу. Обстановка была исключительно трудной. Укрепления Москвы были разрушены. Пограничные крепости сожжены. Московское княжество обезлюдело; тех, кто уцелел от резни, ордынцы увели в плен. Сразу активизировались противники Москвы. Князь Михаил тверской «пошел к Тохтамышу в Орду с честью и дарами, ища себе великого княжения Владимирского и Новгородского». Следом за ним отправился к хану и князь Борис городецкий. Ненадежны были и другие князья. Феодальная раздробленность снова на время взяла верх над общерусскими интересами. И Дмитрию Донскому пришлось смириться. Он послал к хану своего сына Василия, чтобы «тягаться о великом княжении Владимирском и Новгородском с князем Михаилом Александровичем тверским». Тохтамыш передал «ярлык» на великое княжение московскому князю. Но за это Дмитрию Донскому пришлось заплатить дорогую цену: снова в Орду потекли тяжкие «дани» и «выходы» с русских земель. Хан восстановил свою власть над Русью.
Однако на Руси такое положение расценивалось как временное, вынужденное. Куликовская битва подорвала веру во всемогущество Орды. Князья уже считали свержение ига реальным делом. Это нашло отражение в духовных и договорных грамотах. Князья специально оговаривали новые условия в том случае, если «переменит бог Орду», т. е. если будет свергнуто иго. В духовной грамоте великого князя Дмитрия Донского (1389 г.) прямо указывалось: «А переменит бог Орду, дети мои не будут давать выхода в Орду, и который сын мой возьмет дань на своем уделе, то тому и есть». То же самое условие оговаривалось и в договорных грамотах между великими и удельными князьями. В договорной грамоте великого князя Василия Дмитриевича с князем серпуховским и боровским Владимиром Андреевичем (начало XV в.) говорилось: «А переменит бог Орду, и мне брать дань со своей вотчины и со своего удела, а великому князю не давать». Надо сказать, что надежды на то, что «бог переменит Орду», имели под собой реальные основания — завоеватели слабели.
После Куликовской битвы Золотая Орда не могла полностью оправиться от ущерба. А в 1395 г. на нее обрушился новый тяжелый удар. Тимур, правитель Средней Азии, послал на хана Тохтамыша свое войско. Владения Золотой Орды подверглись страшному опустошению, ее столица — город Сарай — была разрушена. Вторжения ордынских ратей в русские земли надолго прекратились. Зависимость от Орды в начале XV в. была чисто номинальной: дань выплачивалась нерегулярно, русские князья проводили самостоятельную политику, мало считаясь с распоряжениями хана.