在进军的途中，巴耶塞特一世接到情报说，帖木儿大军已经到达哈里斯河，于是，他便决定在哈里斯河的东岸，选择有利的地形，布下重兵隐匿在草木茂密的丛林中，并指望在这里得到黑羊王朝突厥土库曼人的援助，从而以逸待劳地全歼帖木儿的军队。帖木儿在侦悉了奥斯曼大军的动向以后，并未渡过哈里斯河，而是迅速移师南部丛山。此刻，被巴耶塞特一世废黜的小亚细亚突厥公国的君主们，正在全力以赴地为帖木儿提供情报，引路开道。
等了一周一直未见帖木儿大军的踪影，然而自命不凡的巴耶塞特一世照旧按兵不动，盲目地亲信自己的判断力。到了第八天，巴耶塞特一世仍然不见帖木儿大军的影子，这才急忙派他的儿子率一小队骑兵渡河到西岸观察敌情。不久，飞骑回报说，帖木儿大军已经绕过奥斯曼人，朝着安卡拉方向去了。此时的巴耶塞特一世大惊失色，急忙传令三军迅速渡河，向西追击帖木儿的军队。帖木儿久经沙场征战的军队多是骑兵，机动灵活，在崇山峻岭间行踪飘忽无定，竭力避免与奥斯曼人的军队接触，并在海里耶萨宿营四天，秣马休整，征敛粮食，补充给养，养精蓄锐。同时向安卡拉方向派出侦察部队，探寻扎营地点，凿井取水。最后，帖木儿在探得奥斯曼人的安卡拉城守备空虚之后，指挥大军突然从崇山峻岭中杀出，兵临安卡拉城下，占据了该城郊的东部和北部。这里地形有利，水草充沛，曾是奥斯曼人的军营。帖木儿在指挥大军包围了储存大量武器与军需品的安卡拉城，切断了该城的汲道之后，为了发挥骑兵的优势，他命令大部分的骑兵到安卡拉城郊南部和西部的草原上进行集结，养精蓄锐，以对付回戈营救安卡拉城守军的奥斯曼人。
巴耶塞特一世惊悉帖木儿已经兵临安卡拉城下的消息之后，慌忙率领大军星夜回师驰援。时值7月盛夏，白天烈日烤晒，夜晚蚊虫肆虐。数日的强行军，使得奥斯曼军队饥渴交加，疲惫不堪，人心浮动，处于一种极为不利的境地。更为恶劣严重的是，为了追求享乐，在与帖木儿军队作战前三日，巴耶塞特一世还率领部下搞了一次大规模的狩猎，这既浪费了大量宝贵的备战时间，又使得士卒们更加疲惫不堪。此时巴耶塞特一世唯一的选择，就是立即与帖木儿的军队决战。
2.安卡拉之战
1402年7月28日，在安卡拉城郊的齐布卡巴德平原上，奥斯曼人与帖木儿的军队展开了一场历史上罕见的大会战。两强相遇，一方是称雄巴尔干与小亚细亚地区，具有“雷霆”美称的奥斯曼帝国素丹巴耶塞特一世；另一方是东方的征服者，撒马尔罕的君主，具有“恐怖跛子”之称的帖木儿。两军决战前夕，帖木儿给巴耶塞特一世下了一份口气十分傲慢的战书，写道：“你，巴耶塞特取得了对欧洲基督教的胜利，你的剑受过安拉使者穆罕默德的祝福，你遵循《古兰经》的圣训，对异教徒作战，可以说这是我们之间唯一的区别。现在，你的周围以及整个穆斯林世界，都被我攻破了城池，成了我的领地。你要三思利害，识时务者为俊杰，否则悔之晚矣。如今你面临灭顶之灾，最好避开我的霹雳一样的打击，不然的话，在被激怒的大象面前，你不过是一只扑火的飞蛾。”如鲠骨在喉的巴耶塞特一世也不示弱，他在回信中伶牙俐齿地写道：“你的军团确实庞大，但是，要想对付我那英勇无敌的加尼沙里军团的月牙刀和战斧，你们鞑靼人不过像个草棍儿，不堪一击。”双雄之争，互不相让，一场惊心动魄的恶战势在必行。
安卡拉城的郊外是一片高低不平的丘陵地带，历来是兵家必争之地。奥斯曼人与帖木儿军队的大决战是从清晨6时左右开始的。双方的部队一进入阵地，很快就完成了排兵布阵。巴耶塞特一世亲率奥斯曼人的主力部队加尼沙里兵团坐镇中军，左翼是由欧洲征集而来的基督教雇佣军，右翼则是由新近被征服的小亚细亚东部突厥诸公国将士组成的联军。针对巴耶塞特一世的阵法，帖木儿也把自己的军队分为左、中、右三路，并由自己统帅中路的蒙古铁骑军，以对付奥斯曼人的加尼沙里兵团。上午10时左右，战鼓频擂，旌旗挥动，杀声震天，双方共40万将士挥戈上阵。奥斯曼人的步兵首先冲上前去，同帖木儿的士兵展开厮杀，震耳的冲杀呐喊声连成一片。两军将士厮杀正酣，奥斯曼人军中陡然发生变故。原来是巴耶塞特一世右翼部队那些新近刚刚降伏过来的小亚细亚东部突厥诸国将士组成的联军，看到自己的故主正战斗在帖木儿的麾下，便纷纷临阵倒戈，投靠到原来君主的战旗下，会合帖木儿的蒙古铁骑军一起冲向奥斯曼军队的中路。
事态的骤然变化对于巴耶塞特一世来说，无疑是致命的一击。与此同时，帖木儿远征印度时带回来的32头战象也发挥了巨大的威力。这些受过战斗训练的庞然大物，在两军阵前横冲直撞，踩死踩伤无数奥斯曼人士兵。尤其是那些受了伤的战象更是凶猛疯狂，怒吼咆哮地直冲奥斯曼人军中，正所谓一象威力抵千军。在那些疯狂咆哮的巨兽面前，奥斯曼人骁勇善战的加尼沙里军团也黯然失色了。为了激励士气，挽救战局，孤注一掷的巴耶塞特一世骑着他那匹黄骠战马，挥舞着战刀，亲自带领着奥斯曼人军中最勇敢的将士冲入敌阵，舍命拼杀，浴血奋战，试图反败为胜，转危为安。虽然，在巴耶塞特一世身先士卒的精神鼓舞下，奥斯曼人前仆后继，英勇杀敌，并且数度攻入帖木儿军队的大营中，锐不可当，但是在帖木儿凶猛彪悍、骁勇异常的蒙古铁骑军面前，精锐逐渐丧失殆尽的奥斯曼人有些深感不支，即将败下阵来。
当夕阳下山的时候，奥斯曼人军队的防线已经完全崩溃，土崩瓦解了。在帖木儿蒙古铁骑军的追杀下，奥斯曼人基本被歼，死伤无数。在溃逃中，巴耶塞特一世被生擒，昔日叱咤风云的一位英雄人物，今日成了帖木儿的阶下囚。安卡拉城中的总督雅忽布因得不到援军，又慑于帖木儿蒙古铁骑军的威力，也被迫献城乞降。在此后清剿奥斯曼人的残部中，帖木儿率军攻陷了奥斯曼人在小亚细亚的政治、经济、文化中心布鲁萨。至此，帖木儿在与奥斯曼人的冲突中，取得了彻底的胜利。
一个阳光明媚的日子里，帖木儿在自己军营中的帐篷拱门下，面带胜利者的微笑，破例地以礼相待自己的战俘巴耶塞特一世，试图通过推心置腹、肝胆相照的方式，去感化巴耶塞特一世，使他称臣纳赋，成为帖木儿王朝的藩属国。然而，高傲好胜、气宇轩昂的巴耶塞特一世，却始终咬着牙根，默默不语，在内心深处忍受着被俘的凌辱和失败者的痛苦。在以后的关押期间，被俘的巴耶塞特一世一直受到帖木儿的礼遇，尊如上宾，直到这位奥斯曼人的素丹杀死卫兵，企图骑马逃跑时，才开始受到严密的监控，日夜给他戴上手铐脚镣，甚至在行军转移的时候，都让他坐在有栅栏的囚车上，使他完全丧失了人身自由。最后，巴耶塞特一世这位一代英杰、显赫一时的奥斯曼人的君主，在度过了八个多月忧郁和屈辱的囚徒生活之后，怀着满腔的遗憾和惆怅，在卫兵们众目睽睽之下自杀身亡。随后，巴耶塞特一世的遗体，被帖木儿派专人护送回奥斯曼人的君王陵墓所在地布鲁萨隆重埋葬。
1402年的安卡拉战役，是一场关系到奥斯曼人历史命运的决战，正是由于奥斯曼人在安卡拉战役中的失败，巴耶塞特一世曾经梦想建立一个横跨欧、亚、非三大洲军事帝国的希望破灭了，从而标志着一个时代的结束。此外，巴耶塞特一世的兵败身亡，也使得千年拜占廷帝国又苟延残喘了50年之后，才最终被再一次崛起的奥斯曼人征服。
野心勃勃的帖木儿，尽管踏平了奥斯曼人在小亚细亚的大部分地区，但是由于帖木儿王朝的政治、经济、文化中心在中亚地区，所以帖木儿并不想直接占领小亚细亚，把它完全收归己有。帖木儿首先把小亚细亚诸突厥公国的领地，归还给了被奥斯曼人废黜的原君主，彻底地恢复了他们在小亚细亚的统治，以借此来削弱奥斯曼人的势力。其次，帖木儿把另外一些所征服的奥斯曼人在欧、亚的领地，归还给了巴耶塞特一世还活着的几个儿子。他的儿子们在向帖木儿宣誓效忠以后，保有了那些被认为合法的领地，成为了帖木儿王朝的藩属国。三年以后，当年迈多病的帖木儿去世的消息一传开，巴耶塞特一世的儿子们，相继断绝了他们对帖木儿王朝的一切依附关系，从而为此后的奥斯曼人重振旗鼓，收复失地，充满生机，再度崛起创造了有利的客观条件。