I. Murad'ın yerine 1389'da Osmanlı padişahı olan I. Bayezid ilk olarak ayaklanan Anadolu beyliklerini egemenliği altına aldı ve 1391'de Konstantinopolis'i kuşattı. 1396'da Niğbolu Muharebesi'nde Batı Avrupa'dan şövalyelerin oluşturduğu Haçlı ordusunu yenilgiye uğrattı. 1397 sonbaharında Karamanlılara karşı Akçay Muharebesi'ni kazandı. I. Bayezid 1399'da Malatya'yı Memlûklerden aldı. 1370 yılında Timur'un başına geçtiği Türk-Moğol devleti Timur İmparatorluğu ise Mâverâünnehir'de dağınık hâldeki Türk ve Moğol boylarını birleştirdi. 1378 yılında İran'ı alan Timur, sonrasında Azerbaycan ve Irak'ı ele geçirdi. 1391 ve 1395'te olmak üzere iki kez Altın Orda Devleti'ni mağlup etti. Timur 1399 yılında Hindistan Seferi ile Hindistan'ın kuzeyini kontrolü altına aldı. Ardından batıya yönelerek Bağdat'ı aldı ve Karakoyunlu Hükümdarı Kara Yusuf, tâbi olduğu Celâyir Sultanı Ahmed Celâyir ile birlikte I. Bayezid'e sığındı. Timur, Azerbaycan bölgesini verdiği oğlu Miranşah'ın akıl sağlığının bozulması ve karışıklıklar çıkması nedeniyle yedi yıl harbi olarak adlandırılan üçüncü batı seferine çıktı.
1399-1400 kışını Karabağ'da geçiren Timur, Pasinler'e geldiği esnada Anadolu beyleri kendisine sığındı ve Bayezid tarafından alınan topraklarının geri verilmesini talep etti. Timur, Akkoyunlu Hükümdarı Kara Yülük Osman Bey ile Erzincan Emiri Mutahharten'i siyasi vaatler ile kendi safına çekti. I. Bayezid ise Mutahharten'e tekrar kendisine tâbi olmasını ve vergisini vermesini istedi. Timur ise Bayezid'e Haçlılar ile savaşması nedeniyle saldırmadığını, haddini bilmesini ve kendisini savaşa zorlamamasını tembihledi. Bayezid ise Timur'a; "önceden beri onunla muharebe yapmak istediğini ve gelmediği takdirde kendisinin onun üzerine gideceğini" söyleyen bir mektup gönderdi. Bunun üzerine Timur, Sivas Kalesi'ni ele geçirmesinin ardından Suriye tarafına hareket etti. Bayezid ise bu esnada Mutahharten'den Erzincan ve Kemah'ı geri alırken Mutahharten'in ailesini tutsak etti. Timur, Bayezid'den Kemah ve çevresini teslim etmesini, şehzadelerinden birisini kendisine rehin vermesini, kendisine tâbi olmasını, Anadolu beylerinin topraklarını geri vermesini ve Kara Yusuf ile ailesinin teslim edilmesini talep ederken Bayezid bu istekleri reddetti. Timur, 1402 yılında tekrar Kemah Kalesi'ni ele geçirdi. Daha sonra Osmanlı elçileri tarafından Bayezid'in diplomatik teamüllere uymayan hakaret içerikli mektubu getirildi. Timur mektubu okuduktan sonra elçilere: "Bayezid'e verdiği nasihatlerin fayda etmediğini ve taleplerini yerine getirmeyen Bayezid'in sabırla bekleyerek intikamına hazır olmasını" tembihleyen bir konuşma yaptı. Timur, şart koştuğu taleplerinden vazgeçmedi ve Bayezid'in ordusuyla harekete geçtiğini öğrenince muharebe kararı aldı.
İki ordu Çubuk Ovası'nda, 20 veya 28 Temmuz günü muharebe düzenini aldı. Farklı kaynakların belirttiğine göre; Timur'un 140.000-800.000, Bayezid'in ise 70.000-300.000 aralığında askerden oluşan ordusu mevcuttu. Timur İmparatorluğu'nun, Osmanlı ordusunun sol cenahına ok saldırısıyla yaptığı ilk saldırıyı Rumeli tımarlı sipahileri püskürttü. Muharebe başında Osmanlı ordusunun sol cenahında yer alan Kara Tatarlar, muharebe esnasında saf değiştirerek Timur tarafına geçtiler. Daha sonra Anadolu beylerine bağlı eyalet askerleri de saf değiştirdiler. Her iki cenahını kaybeden Osmanlı ordusu, kalan kuvvetlerini merkezde birleştirerek tek bir tümen hâline geldi. Osmanlı ordusunda Sadrazam Çandarlı Ali Paşa, Yeniçeri Ağası Hasan Ağa, Süleyman Çelebi, Mehmed Çelebi ve İsa Çelebi kuvvetleriyle birlikte muharebe alanını terk ettiler. Bayezid kalan kuvvetleriyle düşman çemberini yararak, muharebe alanından yaklaşık 16 kilometre uzaklıktaki Mahmutoğlan'a ulaştı ancak burada atının tökezleyip düşmesiyle Sultan Mahmud tarafından yakalanarak esir alındı.
Muharebenin ardından Osmanlıların elindeki birçok şehir Timur ordusu tarafından yağmalanırken Bayezid'in Bursa'daki ailesi esir alındı. Bayezid, 8 Mart 1403'te Akşehir'de öldü. Timur, Bayezid'in ele geçirdiği topraklarını Anadolu beylerine iade etti ve Anadolu'daki siyasi birlik bozuldu. Kalan topraklar Osmanlı şehzadeleri arasında paylaştırıldı. Böylece Osmanlı Devleti, Fetret Devri olarak adlandırılan ve 1413 yılına kadar süren bir iktidar boşluğu dönemine girdi. Devletin sınırları; Çorum, Amasya ve Tokat hariç, Orhan Gazi dönemindeki sınırlarına kadar küçüldü. Timur'un Anadolu ve civar yerlere yaptığı seferler nedeniyle Anadolu'daki ticaret akışı bozuldu. Venedik ve Ceneviz ise Doğu Akdeniz'deki deniz ticaretini ele geçirdi. Anadolu'nun demografik yapısı kısmen değişirken, buradaki insan nüfusu Rumeli ve Balkanlara göç etti.
