济德一世率军7万人左右利用安卡拉以东的森林设防，以降低帖木儿骑兵的机动优势。帖木儿遂于7月20日率军由南面迂回攻城，迫使巴耶济德回军救援。双方不久相会于平原之上，帖木儿遂发挥骑兵优势集中兵力攻击巴耶济德军左翼。激战半日后，巴耶济德军中的鞑靼军队和安纳托利亚联军先后倒向帖木儿，巴耶济德本军随即崩溃，其本人被俘。帖木儿获胜后并没有继续对奥斯曼帝国的进攻，因为正获得探子来的情报而迅速回师撒马尔罕，筹备征服中国，他不久却死在征讨明帝国的路上。另一方面这次失败使奥斯曼帝国大伤元气，进入了王位空悬的十年内战，延缓了