Посольство даже не доехало до стана Мамая. По словам летописца, Захарий Тютчев дошел только «до земли Рязанской и, слышав, что Олег князь Рязанский и Ягайло князь Литовский приложились к царю Мамаю, послал втайне скоровестника к великому князю на Москву». Эти сведения имели исключительно важное значение. Стратегическая обстановка прояснилась: Руси предстояло вести войну с целой коалицией — Ордой, Литвой и Рязанью. С учетом этого и разрабатывались оборонительные мероприятия.
Стратегический план, принятый великим князем Дмитрием Ивановичем, был активным, наступательным. Основные его положения сводились к следующему. Во-первых, Дмитрий Иванович старался предотвратить объединение ордынских, литовских и рязанских сил, чтобы активным наступлением разгромить самого опасного противника — Мамая до подхода союзников последнего. Во-вторых, было решено встретить ордынцев за пределами русских земель, в верховьях Дона. Чтобы осуществить это, необходимо было смело перейти с войском через Оку и первыми нанести удар.
Для успешного выполнения стратегического плана крайне необходимы были точные сведения о движении и намерениях Мамая, и Дмитрий Иванович начал усиленную разведку. По словам летописца, он «послал на сторожу крепких оружейников, Родиона Ржевского, Андрея Волосатого, Василия Тупика, Якова Ислебятева и иных, и повелел им на Быстрой или на Тихой Сосне стеречь со всяким опасением и под Орду ехать языка добывать, и истину уведать Мамаева хотения». Сторожевой отряд, посланный к истокам Дона «под Орду», был сравнительно немногочисленным — в нем было «крепких юношей 70 человек». Однако «сторожа в поле замедлилась», и Дмитрий Иванович «послал другую сторожу, Климента Полянина, да Ивана Всеслава, да Григория Судока и иных многих с ними, и повелел им вскоре возвратиться»; всего во второй стороже было 33 человека. Однако первая сторожа выполнила свою задачу и без воинов Климента Полянина. Вторая сторожа еще не успела дойти до Дона, как встретила Василия Тупика, который вез захваченного «языка нарочитого царева двора».
Ордынский вельможа был доставлен в Москву и дал показания, важность которых трудно переоценить. Во-первых, он подтвердил факт сговора между Мамаем, Ягайло и князем Олегом, рассказав, что «неложно идет царь на Русь со многими ордами, и Ягайло Литовский, и Олег Рязанский». Во-вторых, от пленного в Москве узнали, что Мамай не торопится, поджидает союзников, и в ближайшее время нет опасности вторжения: Мамай «не спешит того ради, что осени ждет, хочет осенью быть на русские хлебы». Медлительность Мамая давала возможность великому князю Дмитрию Ивановичу собрать полки и захватить в свои руки стратегическую инициативу.
После получения сведений от «языка нарочитого» великий князь перенес сбор войска в Коломне на более поздний срок: обстановка позволяла не спешить. Дмитрий Иванович «повелел всему воинству своему быть на Коломне на успеньев, то есть 15 августа. Под Коломной рати различных городов и княжеств должны были переформироваться в полки под командованием великокняжеских воевод и подготовиться к походу за реку Оку. «Тогда пересмотрю полки, — объявил Дмитрий Иванович, — и каждому полку поставлю воеводу».
Одновременно в Москву и Коломну начали стягиваться рати. Как видно из сообщений летописцев, в Коломну сходились военные отряды близлежащих земель, а остальные войска, в первую очередь из северных и северо-восточных областей, сначала собирались в Москве, чтобы затем во главе с самим великим князем направиться к Коломне.
Сосредоточение общерусского войска в столице произвело огромное впечатление на современников. Одно перечисление собравшихся в Москве ратей занимает в летописях целые страницы. Пришли белозерские князья Семен Михайлович и Федор Семенович, и было «вельми доспешно и конно войско их». Прибыли с отрядами кемский князь Андрей, каргопольский князь Глеб и андомские князья. Несколько позднее подоспели со всеми своими силами ярославские князья, князья Прозоровские Андрей и Семен, ростовский князь Дмитрий, серпейский князь Лев, курбский князь Лев, устюжские князья. Вологодско-Пермская летопись упоминала о прибытии сильного отряда из Великого Новгорода: «…выехали посадники из Великого Новгорода, а с ними 7000 человек к великому князю на помощь». Но раньше всех сошлись в столицу рати московских городов и земель. Это была общерусская мобилизация. Автор поэтического произведения о Куликовской битве рязанец Софоний писал: «На Москве «кони ржут, звенит слава по всей земле Русской. Трубы трубят на Коломне, в бубны бьют в Серпухове, стоят стяги у Дону великого на берегу. Звенят колокола вечевые в Великом Новгороде… Тогда как орлы слетелись со всей северной страны. То не орлы слетелись, съехались все князья русские к великому князю Дмитрию Ивановичу и к брату его князю Владимиру Андреевичу, говоря им так: «Господин князь великий, уже поганые татары на поля наши наступают, а вотчину нашу отнимают, стоят между Доном и Днепром на реке на Мече. И мы, господин, пойдем за быструю реку Дон, соберем диво для земель, повесть для старых, память для молодых, а храбрых своих испытаем, а в реку Дон кровь прольем за землю Русскую!..»
Пока собиралось войско в Москве, великий князь Дмитрий Иванович съездил в Троицу, к игумену Сергию Радонежскому, который занимал позицию решительной борьбы с Ордой.
Игумен благословил Дмитрия на битву и предсказал победу: «Погубишь супостатов своих, как должно твоему царству. Только мужайся и крепись!» Он послал с Дмитрием двух монахов-воинов, Александра Пересвета и Андрея Ослябя, которые раньше, до монашества, «известны были как великие наездники в ратные времена: Андрей сотню гнал, а Александр двести гнал, когда сражались». Александр Пересвет стал одним из главных героев Куликовской битвы.
Во время пребывания великого князя в Троице к нему 18 августа снова «пришли вестники от Климента, старого поляника, что приближаются татары». Нужно было возвращаться в Москву, чтобы возглавить войско.
Вечером 19 августа великий князь возвратился в Москву. На следующее утро был объявлен поход; Дмитрий «хотел уже поутру выйти против безбожных татар».
Русское войско выступило из Москвы утром 20 августа. Автор «Сказания о Мамаевом побоище» красочно и взволнованно описывает этот торжественный момент. «Князь великий Дмитрий Иванович сел на своего любимого коня, и все князья русские и воеводы сели на коней своих. Солнце ему на востоке сияет ясно, путь указывают его сродники, Борис и Глеб. Тогда точно соколы поднялись от золотых колодок, из града Москвы, возлетели под синие облака, возгремели своими золотыми колокольчиками, хотя напасть на многие стада лебединые. Это поднялись сыновья русские с государем, с великим князем Дмитрием Ивановичем, хотят ехать на силу татарскую».
Войско выходило из Москвы по нескольким дорогам: «…того ради не пошли одною дорогою, что невозможно было им вместиться».
Тысячи москвичей прощались со своими отцами, братьями, сыновьями, уходившими на смертный бой с ордынцами. Народ заполнил улицы и площади, взобрался на кремлевские стены и башни. Скрылись за поворотами дороги полки, и малолюдно стало в Москве. Для обороны столицы было оставлено резервное войско во главе с воеводой Федором Андреевичем Кошкой. Осталась в Москве под защитой каменных стен и великокняжеская семья.
К городу Коломне, месту сбора всех ратей, полки из Москвы пришли 24 августа, преодолев за три дневных перехода более 100 км. Такое быстрое движение свидетельствует о хорошей организации марша, высокой подвижности русской конницы и пеших ополчений.
Князья и воеводы, которые пришли в Коломну раньше, встретили великого князя за городом, на реке Северке (левый приток Москвы-реки). По просторному Девичьему полю Дмитрий Иванович в сопровождении князей и воевод проехал к городским воротам. На поле был назначен смотр всех собравшихся ратей.
Автор «Сказания о Мамаевом побоище» торжественно описывал: «В воскресенье после заутрени начали в ратные трубы трубить и в органы многие бить, знамена многие распростерты у сада Панфилова. Русские сыны заполнили поля коломенские, так что никому невозможно обозреть их очами от множества их войска. Князь же великий Дмитрий Иванович, выехав с братом своим с князем Владимиром Андреевичем, увидел множество собранного войска и возрадовался радостью великою». Летописец добавлял, что «от начала мира не бывала такова сила русских князей».
Рати были выведены на Девичье поле не просто для торжественного смотра. Княжеские дружины и ополчения из разных городов и княжеств были сведены в тактические боевые единицы — полки. Здесь же были произведены назначения воевод.
Во главе большого полка, основную силу которого составляли великокняжеский «двор» и московские рати, встал сам Дмитрий Иванович. С ним были белозерские князья, дружины которых славились на Руси хорошим вооружением и боевой выучкой, и известные воеводы Иван Родионович Квашня, Михаил Бренк и смоленский князь Иван Васильевич. В большой полк входили надежные полки коломенцев, владимирцев, юрьевцев, костромичей, переяславцев. Источники сохранили имена московских бояр-воевод, возглавивших эти полки: Микулы Васильевича, Тимофея Волуевича, Ивана Родионовича, Андрея Серкизовича. Все они прославились в Куликовской битве, многие пали за родную землю.
В полк правой руки, считавшийся вторым по значению после большого полка, был назначен ближайший соратник великого князя — князь серпуховский и боровский Владимир Андреевич. Он вел этот полк до Куликова поля и только перед самой битвой был переведен в засадный полк. Вместе с ним в полку правой руки были воеводами бояре Данила Белеутов, Константин Кононов, Федор Грунка, елецкий князь Федор, мещерский князь Юрий, ростовский князь Андрей Федорович, Стародубский князь Андрей Федорович.
Полк левой руки был доверен брянскому князю Глебу. Ему помогали воевода Лев Морозов, моложский князь Федор Михайлович и один из ярославских князей.