Terwyl hy die khan se vergunning om belasting in die hele Rusland in te samel, behou het, was Dmitri ook beroemd daarvoor dat hy die eerste Russiese militêre oorwinning oor die Mongole behaal het. Mamai, ’n Mongoolse generaal en aanspraakmaker op die troon, wou Dmitri straf omdat hy sy mag probeer vergroot het. In 1378 het Mamai ’n Mongoolse leër gestuur, maar Dmitri se magte het dit verslaan. Twee jaar later het Mamai persoonlik ’n groot mag teen Moskowië gelei. Dmitri het hulle verslaan met die Slag van Koelikowo.
Die verslane Mamai is daarna onttroon deur ’n mededingende Mongoolse generaal, Tochtamisj. Dié het Mongoolse heerskappy weer in groot dele van die huidige Rusland herstel en het Moskowië oorrompel weens Dmitri se weerstand teen Mamai. Dmitri het egter trou aan Tochtamisj en die Goue Horde beloof en is herstel in sy posisie as die hoofbelastinggaarder vir die Mongole en as grootprins van Wladimir. Met sy dood in 1389 was Dmitri die eerste grootprins wat sy titels aan sy seun, Wasili, nagelaat het sonder om eers die khan te raadpleeg.