Od roku 1375 toczył już regularną wojnę z Mamajem. W tym właśnie roku Mamaj przeprowadził pierwszą ekspedycję karną na ziemie ruskie (jako karę za wyprawę Dymitra na Twer). Ekspedycja ta pustoszyła ruskie księstwa, nie wkraczała jednak na ziemie moskiewskie, bojąc się przekroczyć obstawionej przez wojska Dymitra Oki. W następnym roku popierał zwycięską wyprawę księcia niżnonowogrodzkiego Dymitra Konstantynowicza na podległy Tatarom Wielki Bułgar, w wyniku czego nastąpiła kolejna wyprawa karna wojsk Mamaja pod wodzą Arpaszy 2 sierpnia 1376, który rozbił wojska moskiewskie i niżnonowogrodzkie w bitwie nad rzeką Pjaną. W tym samym roku Dymitr wysłał ekspedycję karną na wspierających Tatarów Mordwinów. W roku 1378 Dymitr rozbił kolejną tatarską ekspedycję w bitwie nad Wożą. W roku 1380 zwyciężył Tatarów, tym razem pod wodzą samego Mamaja, w bitwie na Kulikowym Polu.