Дмитрий Иванович Донской родился в 1350 году. После смерти отца в 1359 году опекуном 9-летнего князя Дмитрия и фактическим верховным правителем Московского княжества стал митрополит Алексий, обладавший сильным характером, большим авторитетом. Двум своим сыновьям Иван Красный завещал владения, оставленные Иваном Калитой соответственно Семёну и ему. После скорой смерти младшего брата эти владения соединились под властью Дмитрия.
В Золотой Орде со смертью Бердибека началась «великая замятня» — продолжительный период борьбы за власть. Великое княжество Владимирское по смерти Ивана Красного было отдано нижегородско-суздальским князьям. В 1362 году впервые упомянутый русскими летописями в западной части Орды темник беклярбек Мамай, фактически управлявший от имени хана Абдуллы, выдал ярлык Дмитрию Ивановичу, и московское войско выгнало из Переяславля и Владимира Дмитрия Константиновича суздальского. Впоследствии Москва поддержала его права на Нижний Новгород в обмен на отказ от претензий на Владимир, а Дмитрий Иванович женился на его дочери Евдокии.
Распад Золотой Орды коснулся не только её азиатской части: в мордовских землях укрепился Тагай, а в Волжской Булгарии — Булат-Тимур. Тот и другой были разбиты соответственно рязанцами в 1365 году у Шишевского леса и суздальцами в 1367 году на р. Пьяне. В этом ряду побед была и наступательная акция суздальцев, когда они в 1370 году вторглись в Волжскую Булгарию и посадили там мамаевых ставленников. Таким образом власть Мамая распространилась на все земли западнее Волги, и он перешёл к общерусским масштабам политики.
В 1362 году великий князь литовский Ольгерд Гедиминович разгромил при Синих Водах трёх ордынских князей, включил в состав своего государства Киев, Подолье, Посемье и Переяславль Южный, прекратив данническую зависимость этих земель от Золотой Орды. В 1368 году обострился конфликт в Тверском княжестве, долгое время после разгрома 1327 года находившемся под контролем Москвы. Микулинский князь Михаил Александрович с помощью состоявшего с ним в родстве Ольгерда занял тверской престол, выгнав своего дядю, Василия Михайловича, главу кашинских князей, состоявших в родстве с московскими. Дважды московская рать вторгалась под Тверь и дважды после этого Ольгерд безуспешно осаждал Москву, в которой в 1367 году был отстроен новый белокаменный Кремль.
К началу 1370-х годов исследователи относят возобновление даннической зависимости находившихся в составе великого княжества Литовского южнорусских земель в рамках литовско-ордынского союза, направленного против Московского княжества, что повлекло за собой складывание оппозиции на восточнославянских землях великого княжества Литовского. За участие во втором походе Ольгерда на Москву митрополитом Алексием был отлучён от церкви смоленский князь Святослав Иванович. В 1371 году Ольгерд обратился к константинопольскому патриарху Филофею с просьбой поставить отдельного митрополита в Киев с властью на Смоленск, Тверь, Новосиль и Нижний Новгород.
В 1370 году Мамай выдал ярлык на великое княжение Владимирское Михаилу Тверскому, и тот развернул активные военные действия в Северо-Восточной Руси, в том числе с помощью литовских князей. Дмитрий собрал войска и открыто не подчинился требованиям пришедшего с Михаилом из Орды посла: к ярлыку не еду, Михаила на княжение в землю Владимирскую не пущу, а тебе, послу, путь чист. В 1371 году Дмитрий заключил соглашение с Мамаем, по которому был установлен размер дани ниже, чем при Узбеке и Джанибеке, сам получил ярлык и выкупил находящегося в Орде тверского княжича за 10 тыс.руб. Ольгерд в третий раз лично двинулся на Москву, московское войско вышло ему навстречу, и был заключён Любутский мир, а Владимир Храбрый женился на Елене Ольгердовне.
В 1371 году Дмитрий попытался поставить под свой контроль Рязань, выгнав из неё Олега Ивановича и посадив Владимира Дмитриевича, но Олег вернулся в 1372 году и при заключении Любутского мира упомянут как князь, находящийся в союзе с Москвой. По Рязани пришёлся и первый удар Мамая, в 1373 году, и уже в 1374 году у Дмитрия установилось с ним «розмирие». Исследователи считают, что это означало конец выплаты дани и в том размере, который был установлен в 1371 году. В 1374 же году прошёл съезд князей в Переяславле-Залесском, который служил консолидации вокруг Москвы антиордынских сил, в том числе и находившихся в составе великого княжества Литовского. В 1374 году Мамай вновь попытался воздействовать на Дмитрия через Михаила Тверского, вторично выдав ему ярлык, что вызвало поход соединённых сил Северо-Восточной Руси, а также смолян, на Тверь, в результате чего Михаил признал себя младшим братом Дмитрия, обязался участвовать во всех антиордынских акциях Москвы и отказался от претензий на Кашин. Ольгерд провёл карательный поход в смоленские земли.
В 1376 году Дмитрий отправил войско во главе с Дмитрием Боброком в Волжскую Булгарию. Был взят откуп с мамаевых ставленников и посажены русские таможенники. В том же году Дмитрий ходил далеко за Оку, остерегаясь рати татарской. Примерно в том районе указывает местоположение отряда Арапши, готовящегося к вторжению на Русь, «летописная повесть о побоище на Пьяне». В 1377 году московско-суздальское войско выступило на восточные рубежи Руси и было уничтожено там на стоянке татарами из Мамаевой орды, были разорены Нижний Новгород, а затем Рязань.
В 1378 году по приказу Мамая 5 ордынских туменов во главе с мурзой Бегичем выступили в поход на Москву, вскоре были разбиты княжеской дружиной на р. Вожа в рязанских пределах. В сражении также участвовал Андрей Ольгердович псковский, перешедший на службу к Дмитрию из Литвы после смерти Ольгерда и потери Полоцка в пользу Ягайло и его союзника Скиргайло. В том же году умер митрополит Алексий, и Дмитрий, желая иметь митрополитом своего духовника Михаила-Митяя, вынудил его постричься в монашество и занять архимандрию в придворном Спасском монастыре. Великий князь отказался принять митрополита Киприана, за что организаторы и причастные были специальным посланием Киприана отлучены от церкви и прокляты «по правилам святых отцов».
В 1379 году Мамай вновь разорил Рязанское княжество, зимой 1379/1380 годов на московскую службу в Переяславль-Залесский перешёл Дмитрий Ольгердович стародубский и трубчевский. В 1377 году от Ягайла перешли к венгерскому и польскому королю Людовику I Великому волынские и подольские Гедиминовичи, начавшие военные действия против Орды ещё в 1374 году.
К апрелю 1380 года противник Мамая Тохтамыш вышел к устью Дона, однако Мамай предпринял поход на Москву с большим привлечением наёмников, прежде всего генуэзцев. Мамай планировал соединиться на южном берегу Оки с Ягайло литовским и Олегом рязанским. Когда Дмитрий вывел свои войска к Коломне, ему пришло требование Мамая восстановить выплату дани в тех размерах, что были при Узбеке и Джанибеке. Тогда Дмитрий ответил отказом и вывел войска от Коломны на устье реки Лопасни, откуда переправился за Оку с оставлением стратегического резерва в Москве, а затем совершил многодневный марш за Дон, ускоряя столкновение с одним только Мамаем. Эпизод с благословением русского войска Сергием Радонежским часть историков относят к битве на Воже, также некоторые убитые в Куликовской битве одновременно называются в качестве убитых в битвах на Пьяне и Воже. После победы на Куликовом поле Дмитрий не продолжил поход вглубь степей из-за высоких потерь. При этом Мамай, вернувшись в Крым, собрал остаток сил для того, чтобы идти на Русь изгоном, но вынужден был вывести это войско против Тохтамыша и потерпел поражение. Русские князья лишь обменялись посольствами с Тохтамышем по поводу его воцарения. За грабёж возвращавшихся с Куликова поля обозов Олег вторично был изгнан Дмитрием из Рязани, но в 1381 году по условиям мира, аналогичных миру с Михаилом тверским 1375 года, признал себя младшим братом московского князя.
В условиях закрепления за Москвой роли центра консолидации русских земель и борьбы с Ордой митрополит всея Руси Киприан превратился в естественного союзника Дмитрия. В 1381 году Киприан прибыл в Москву. Тем временем в Литве к власти пришли сторонники антиордынского союза с Москвой во главе с князем Кейстутом, который признал влияние Москвы в Смоленске и в верховских княжествах. Андрей Ольгердович вернулся в Полоцк. Однако уже в 1382 году под прямым военным давлением Тевтонского ордена и дипломатической поддержке Орды Ягайло вернулся к власти.
Тохтамыш, стремясь восстановить данническую зависимость земель владимирского княжения, в 1382 году провёл поход на Русь, рассчитанный на то, чтобы русские войска не успели собраться, взял Москву обманом, но один из его отрядов был разбит Владимиром Андреевичем под Волоколамском. Михаил Тверской вновь заявил свои права на владимирское княжение, и Дмитрий заключил соглашение с Тохтамышем, по которому ярлык остался в роду московских князей, Дмитрий выплатил Тохтамышу дань за 2 прошедших с поражения Мамая года, но при этом Тверь получила независимость от владимирского княжения. Тогда же в состав Тверского княжества вернулся Кашин. Уже в 1382 году произошёл разрыв Киприана с Дмитрием Донским, и Дмитрий вернулся к политике создания собственной митрополии. Перспектива даннической зависимости от Орды сыграла свою роль в вопросе самоопределения спорных между Москвой и Вильно русских княжеств. Новгород, в котором в 1379—1380 годах сидел литовский князь Юрий Наримунтович, в 1383 году принял его брата Патрикея.
В 1384 году при посредничестве вдовы Ольгерда Ульяны Александровны был заключён предварительный договор между Дмитрием и Владимиром, с одной стороны, и Ягайло, Скиргайло и Корибутом, с другой, о бракосочетании Ягайло с дочерью Дмитрия и объявлении православия государственной религией великого княжества Литовского, но в том же году Ягайло подписал с тевтонцами Дубисский договор, по которому обязался в течение 4 лет, напротив, принять католицизм. Второе намерение было реализовано: в 1385 году Ягайло заключил с Польшей унию и женился на наследнице польского престола Ядвиге. Утверждение унии на литовско-русских землях было связано с сопротивлением: в частности, Святослав Иванович смоленский погиб в сражении с литовцами, а Андрей Ольгердович потерял Полоцк.
В 1386 году после нападений ушкуйников на земли по Волге Дмитрий Донской привёл войска из 29 волостей на расстояние 15 вёрст к Новгороду и получил от него контрибуцию 8 тыс. руб. в два срока. После очередного конфликта с Рязанью был заключён «вечный мир», скреплённый браком Фёдора Ольговича с дочерью Дмитрия Донского Софьей.
В 1388 году, незадолго до смерти Дмитрия Донского, имел место конфликт с Владимиром Андреевичем Храбрым по вопросу наследования московского престола сыном Дмитрия Василием. Сначала Дмитрием были арестованы серпуховские бояре, затем, после обещаний Владимиру дополнительных владений, последний признал Дмитрия отцом, а Дмитриевичей старшими братьями. Дмитрий успел помириться на этом с Владимиром за два месяца до смерти: он умер 19 мая 1389 года.
В своём завещании Дмитрий Донской первым из московских князей упоминает великое княжение, Белоозеро, Дмитров, Углич, Галич. Не менее ново было распоряжение Димитрия, чтобы мелкие князья Московской земли жили в Москве при дворе великого князя, а не по своим вотчинам. Однако, завещание содержало неясные указания на то, кто должен был наследовать великое княжение после Василия Дмитриевича, и завещание использовалось затем Юрием Дмитриевичем в борьбе против племянника Василия Васильевича, к которому в 1425 году при поддержке его деда по матери Витовта и хана Улу-Мухаммеда в нарушение родового принципа наследования перешло великое княжение.
За первые 20 лет своего правления Дмитрий сумел стать признанным главой антиордынской политики в русских землях, собирателем русских земель. Представление о независимости и политическом единстве Руси стало при нём совпадать с идеей сильной великокняжеской московской власти. Великое княжество Владимирское окончательно перешло под власть Москвы, тем самым сделав процесс московского возвышения необратимым. Территория Московского княжества расширилась при Дмитрии за счёт территорий Переяславля, Галича, Белоозера, Углича, Дмитрова, части Мещеры, а также костромских, чухломских, стародубских и северных коми-зырянских земель.
С другой стороны, были потеряны западные земли, включая Тверь и Смоленск, а основная территория была разорена как войнами с Великим княжеством Литовским и другими княжествами, так и нашествием Тохтамыша и последующей выплатой значительной дани.
К беспрестанным разорениям и опустошениям, то от внешних врагов, то от внутренних усобиц, необходимо добавить необыкновенные природные обстоятельства того времени — нашествие чумы, пожары, засухи, голод.
В самой Москве, кроме белокаменного Кремля, были возведены монастыри-крепости, прикрывавшие подступы к центру города. При Дмитрии Донском в Москве была впервые начата чеканка серебряной монеты — раньше, чем в других русских княжествах и землях. Культурную жизнь княжества времён Донского характеризует создание произведений, связанных с победой русского оружия.
Великий князь владимирский и московский Дмитрий Иванович Донской умер 19 мая 1389 года, погребён в Москве в Архангельском соборе Кремля.