Летом 1377 г. в Нижнем Новгороде стало известно, что хан Заволжской Орды Араб-шах переправился на правый берег Волги и идёт походом на Русь. В русских летописях он именуется «царевичем», однако на самом деле он был правящим ханом, о чём свидетельствуют монеты, чеканившиеся от его имени в Сарае в 1377—1378 гг. Дмитрий Иванович выступил с ратью на помощь своему тестю, но появления татар так и не дождался. Оставив войска нижегородскому князю, он вернулся в Москву: «Того же лета перебежа изъ Синие орды за Волгу некоторыи царевичь, именемъ Арапша, и въсхоте ити ратью къ Новугороду къ Нижнему. Князь же Дмитреи Костянтиновичь посла весть къ зятю своему къ князю великому Дмитрею Ивановичю. Князь же великии Дмитреи събравъ воя многы и прииде ратью къ Новугороду къ Нижнему въ силе тяжце, и не бысть вести про царевича Арапшу и възвратися на Москву, а посла на нихъ воеводы своя, а съ ними рать Володимерскую, Переяславскую, Юрьевскую, Муромскую, Ярославскую»239. Дмитрий Константинович присоединил к великокняжеской рати собственные полки и направил их к южной границе Нижегородского княжества под началом своего сына Ивана. Там 2 августа на них внезапно напали татары Мамая, тайно подведённые к русскому стану мордовскими князьями. Русское войско было полностью разгромлено, князь Иван Дмитриевич утонул во время бегства. Затем ордынцы изгоном захватили и разграбили Нижний Новгород. Вскоре после этого Араб-шах разорил Засурье, а мордовские князья – нижегородские волости на реке Пьяне.
В ответ на это зимой 1377—1378 гг. Дмитрий Нижегородский, получив из Москвы подкрепления, послал свои войска в карательный поход на мордовские земли, подчинявшиеся Мамаю: «Тое же зимы въдругие посла князь Дмитреи Костянтиновичь брата своего князя Бориса и сына своего князя Семена ратью воевати поганую Мордву, а князь великии Дмитреи Ивановичь послалъ же свою рать съ ними, воеводу Феодора Андреевичя Свибла и съ нимъ рать; они же шедше взяша землю Мордовьскую и повоеваша всю, и села и погосты ихъ, и зимници пограбиша, а самехъ посекоша, а жены и дети полониша, и мало техъ кто избылъ, всю ихъ землю пусту сътвориша, и множество живыхъ полониша и приведоша ихъ въ Новъгородъ, и казниша ихъ казнью смертною, и травиша ихъ псы на леду на Волзе»240.
В конце июля 1378 г. в отсутствие князя Дмитрия Константиновича татары снова взяли изгоном и сожгли Нижний Новгород, однако летописи не сообщают, пришли ли они из Мамаевой или Заволжской Орды. Летом того же года Мамай, очевидно вдохновлённый своими военными успехами, послал против Дмитрия Ивановича крупную рать во главе с Бегичем, однако она была разгромлена 11 августа на реке Воже объединёнными московско-рязанскими полками: «Того же лета ординскии князь, поганыи Мамаи, събравъ воя многы, и посла Бегича ратью на князя великаго Дмитрея Ивановичя и на всю землю Русскую. Се же слышавъ князь великии Дмитреи Ивановичь, събравъ воя многы и поиде противу ихъ въ силе тяжце, и переехавъ за Оку, вниде въ землю Рязаньскую. И сретошася съ Татары у реки у Вожи, и стояху, промежу собою реку имуще. Не по мнозехъ же днехъ Татарове переехаша на сю сторону и удариша въ кони свои, и искочиша вборзе, и нюкнуша гласы своими, и поидоша на грунахъ, и ткнуша на нашихъ. И удари на нихъ съ едину сторону Тимофеи околничии, а съ другую сторону князь Данилеи Пронскыи, а князь великии удари въ лице. Татарове же въ томъ часе повергоша копья своя и побегоша за реку за Вожю, а наши после за ними, бьючи ихъ и секуче и колючи, и убиша ихъ множество, а инии въ реце истопоша. А се имена избитыхъ князеи: Хазибеи, Коверга, Карабулукъ, Костровъ, Бегичка. По сихъ же приспе вечеръ, и заиде солнце, и смерьчеся светъ, и наста нощь, и бысть тма, и нелзе бяше гнатися за ними за реку; а на завьтрее бысть мъгла вельми велика, а Татарове тако и побегоша, еще сущи съ вечера и чрес всю нощь бежаху. Князь же великии на заутрие уже предъ обедомъ поиде за ними следомъ ихъ, и погнаша ихъ убежавшихъ далече, обретоша бо въ поле повержены дворы ихъ и шатры ихъ, и вежи ихъ, и юртовища ихъ, и алачюгы, и телеги ихъ, а въ нихъ товаръ безчисленъ весь пометанъ, а самехъ не обретоша, бяху бо побежали къ орде. Князь же великии Дмитреи, възвратився оттуду на Москву съ победою великою, и рати роспусти съ многою корыстью»241.
В отместку за своё поражение Мамай осенью 1378 г. совершил опустошительный набег на Рязанскую землю: «Видевъ же Мамаи изнеможение дружины своея прибегшее къ нему, а иныя избиты князи и велможи, и алпауты, и многыя вои своя изгибша. И разгнева же ся зело Мамаи и възъярися злобою, и тоя же осени събравъ останочьную силу свою и съвъкупи воя многы, поиде ратью въборзе, безъ вести изгономъ на Рязанскую землю. А князь великии Олегъ не приготовился бе и не сталъ противу ихъ на бои, но выбежали изъ своея земля, а градъ свои поверже, и пребежа за Оку реку. Татарове же пришедше и градъ Переяславль и прочии грады взяша, и огнемъ пожгоша, и волости и села повоеваша, а людеи много посекоша, а иныя въ полонъ поведоша, и възвратишася въ страну свою, много зла сътворивше земли Рязанскои»242.
В 1379 г. Мамай не предпринимал активных действий против Руси. Однако 30 августа этого года в Москве был казнён Иван Вельяминов. Согласно сообщению Никоновской летописи, он был схвачен в Серпухове на пути из Орды. По всей видимости, сын последнего московского тысяцкого был послан Мамаем в Тверь с целью побудить её князя возобновить военный союз с Ордой против Дмитрия Московского.
Летом того же года Мамай захватил Дмитрия-Митяя – ставленника московского князя, направлявшегося в Константинополь для поставления в русские митрополиты вместо Алексея, скончавшегося в феврале 1378 г. Ещё в 1375 г. константинопольский патриарх назначил митрополитом Литвы болгарина Киприана с условием, что после смерти Алексея он объединит под своей властью митрополию всей Руси. Однако московский князь не согласился с этим назначением, справедливо видя в Киприане литовского ставленника. Когда в июне 1378 г. Киприан приехал в Москву, он был схвачен людьми Дмитрия Ивановича и выдворен обратно на литовскую территорию. Вместо него Дмитрий выдвинул кандидатом в митрополиты своего духовника Митяя, которого и арестовали татары на пути в Константинополь. Однако вскоре Митяй был отпущен Мамаем, и ему даже был выдан ярлык по образцу ярлыков, которые ранее выдавались ханами Золотой Орды русским митрополитам. Выдан он был от имени хана «Тюляка», т.е. (Мухаммада-) Бюляка: «Бесмертнаго Бога силою и величествомъ изъ дедъ и прадедъ Тюляково слово Момаевою дядиною мыслию» (полная редакция); «Безсмертнаго Бога силою и величествомъ изъ дедъ и прадедъ отъ первыхъ царей и отцевъ нашихъ мы Тюлюбекъ царь слово реклъ Мамаевою мыслию дядиною» (смешанная редакция)243.
О хане Мухаммаде-Бюляке, не называя его имени, упоминают русские летописи в рассказе о битве на Воже: «Се бысть побоище прилучися месяца Августа 11 день, на память святого мученика Еупла диакона, въ среду при вечере, и поможе Богъ князю великому Дмитрею Ивановичю, одоле ратнымъ, и победи врагы своя, и прогна поганыхъ Татаръ, и посрамлени быша окааннии Половци, възвратишася съ студомъ безъ успеха нечестивии Измалтяне, побегоша, гоними гневомъ Божиимъ, прибегоша въ орду къ своему царю, паче же къ пославшему Мамаю, понеже царь ихъ, иже въ то время имеаху себе, не владеаша ничимъ же, и не смеаше ничто же сътворити предъ Мамаемъ, но всяко стареишиньство съдержаше Мамаи, и всеми владеаше въ орде»244.
Вероятно, выдавая ярлык митрополиту, Мамай надеялся привлечь на свою сторону Русскую церковь в предстоящем решающем столкновении с московским князем. Надежды на это оказались тщетными, однако на этот раз татарскому правителю удалось договориться о совместном военном походе против Москвы с Литвой. Великий князь Ольгерд умер в 1377 г., передав по завещанию литовский престол своему сыну от второй жены Ягайле. Это вызвало недовольство дяди Ягайлы Кейстута и его старших братьев. Зимой 1377—1378 гг. из Литвы на Русь бежал Андрей Ольгердович, княживший с начала 1340-х гг. в Полоцке: «На ту же зиму прибежа во Пьсковъ князь Литовьскыи Ондреи Олгердович, и целова крестъ ко пьсковицамъ; и поиха на Москву из Новаграда къ князю к великому къ Дмитрию, князь же прия его»245. Поездка Андрея к московскому князю определённо преследовала целью заключение договорённости о совместных действиях против Ягайлы. В ответ на это Ягайло поручил своему родному брату Скиргайле договориться о мирном соглашении с Тевтонским орденом. Такое соглашение было заключено в Давыдишках в мае 1380 г., что развязало Ягайле руки для действий против Руси. Видимо, именно в это время литовский великий князь и договорился с Мамаем о совместном военном походе на Москву.