Beyazıt’ın, söz konusu ağır taleplerini açıkça reddederek kendisini tehdit etmesi üzerine Timur, 140 Bin kişilik bir ordu hazırladı. Bu orduda Timur’a destek veren irili ufaklı 20 Sultanlıktan askerler ve Hindistan’dan temin edilen savaş filleri bulunuyordu. Beyazıt, Timur’un taarruza giriştiği haberini alınca, himayesi altındaki Türk Beyliklerinden oluşturduğu orduları hazırladı. Ancak bu ordu, Timur’un ordusunun karşısında sayıca oldukça zayıf kalıyordu. Özgün güçleri yetersiz kalınca Sırplardan asker desteği alarak ordusunun gücünü 85 Bin’e çıkartı ve Timur’un ordusunu karşılamak üzere Ankara’ya doğru harekete geçti.

Beyazıt, Ankara’ya ulaştığında Timur’un Tokat cenahına yöneldiği haberini aldı. Bunun üzerine zaten sayıca az olan ordusunun mevcut gücünü de bölmek zorunda kaldı ve yaya güçlerini dağlık bölgelerdeki stratejik noktalara yerleştirerek süvarilerden oluşan güçlerle ormanlık araziye konuşlandı. Bu hareket Timur için büyük bir avantaj sağladı. Hızlı hareket kabiliyetine sahip olan güçleri, bu mücadelede Timur’un ordusunu yenilmez kılmaya yetiyordu. Beyazıt’ın hareket düzenini ve savaş tertibatını öğrenen Timur, şaşırtmak amacıyla güçlerini güneye, Kayseri’ye doğru kaydırdı. Beyazıt, Timur’u Tokat ve Sivas istikametinden beklerken, Timur Kayseri üzerinden Ankara’ya doğru ilerleyip şehri kuşattı. Timur’un Ankara’yı kuşattığını öğrenen Beyazıt, Savunma savaşı yapacakken taarruz etmek zorunda kaldı ve büyük bir hata yaparak Temmuz ayı sıcağında ordusunu Ankara’ya yürüttü. Hem sayıca az olan hem de Temmuz sıcağında susuz ve yorgun düşen Osmanlı ordusu, Ankara’ya ulaştığında, Timur beklemediği bu manevra karşısında kuşatmayı kaldırarak daha kuzeye, Ankara Savaşının gerçekleşeceği Çubuk Ovasına çekildi.

Beyazıt, Timur’un ordusunu çok hızlı bir şekilde takip ederek kuzeye yöneldiğinde Timur ordusunu emniyetsiz ve askerlerin istirahat ettiği bir anda yakaladı. Ancak Beyazıt’ın ordusu yoğun sıcak altında sürdürdüğü sürek takip sonrasında yorgun düşmüş ve susuz kalmıştı. Durumu mahiyetiyle istişare eden Beyazıt, hemen taarruz edip sonuç alma tekliflerine karşın, bu hareketin mertçe olmayacağını düşünerek askerlerini dinlendirmeyi tercih etti. Nihayet Timur, Beyazıt’ın geldiğini haber alınca ordusunu teyakkuza geçirip savaş tertibi aldı. Osmanlı ordusu da istirahat edip su ihtiyacını giderdikten sonra savaş düzeni alarak hazırlıklarını karşılıklı olarak tamamlanmasını beklediler.