1395年4月，帖木儿7万大军抵达捷列克河南岸，金帐汗国军队在河北岸列阵，全力堵住了河上的主要渡口。
帖木儿决定先迷惑敌人，他数次拔营移动军队，金帐汗国军队在对岸也随着帖木儿移动。
三天之后，帖木儿下令营中的随军妇女和后勤人员换上士兵服饰，继续带领敌人旅行。
主力部队则在夜里偷偷移动到下一个渡口，顺利渡过了捷列克河。
发现上当的脱脱迷失，也随即移动军队，并派出更多轻骑兵骚扰帖木儿。
但是帖木儿依然不为所动，下令全军构筑营地。
营地设两道壕沟，铺设大量木板，主要用于给轻骑兵设置障碍。
任何企图靠近偷袭的金帐汗国轻骑兵，都会在濠沟前遭到守军的弓弩齐射。
脱脱迷失见势头不对，又开始撤退。
帖木儿立刻派出两个军团出击，迫使金帐军掉头，与自己决战。
决战开始
1395年4月15日，脱脱迷失终于决定与帖木儿决一死战。
金军背靠捷列克河河岸展开，形成一道长达5公里的阵线。
帖木儿军的7个军团按照常规列阵。
最前线中路：
苏莱曼指挥第一军团，主要由来自河中的骑兵组成
身后是第二军团，包括了大量的步兵。
右翼：
帖木儿之子-米兰沙指挥第三军团，主要是蒙古，突厥骑兵，他们大多来自河中外围和费尔干纳。
担任外侧掩护的是赛法丁指挥的第四军团，全部来自于两河流域的阿拉伯步兵。
左翼：
帖木儿之子-奥马尔指挥第五军团，成员主要是花剌子模骑兵。
担任外侧掩护的是第六军团，主要由呼罗珊地区的步兵组成。
最后方的总预备队：
总预备队：
帖木儿本人指挥一支有27个百人队组成的总预备队，成员为贵族子弟及各地招募，雇佣的精锐。
脱脱迷失的金军，在保持原有部署不变的原则下，也做了部分改良。
中央阵线：
由仆从国军组成，包括罗斯诸国的步兵和骑兵。
其中最精锐的是；来自卡法和亚速两地的意大利雇佣军，来自欧洲的精锐弩手，来自希腊的重步兵。
金军左翼：
由来自哈萨克的蒙古系骑兵组成。
金军右翼：
由来自保加尔，科萨等突厥骑兵组成。
脱脱迷失率领自己的可汗亲卫队担任全军总预备队。
战斗由金军首先打响，他们从两翼向帖木儿进攻，他们的计划是；将对手的骑兵从步兵保护下调出来。
帖木儿第三军团首战迎敌，与金军中的来自哈萨克的蒙古骑兵打的难分难解。
担任指挥的米兰沙王子也在激战中落马，身负重伤。
来自费尔干纳的骑兵见状立即组织后撤进行了重组，而金军的追兵则陷入弓骑兵与阿拉伯步兵的复合弓交叉火力之中。
帖木儿第五军团遭到了大麻烦，他们在正面被金军中的突厥人牵制，侧翼又被对手迂回。来自保加尔的突厥骑兵战力强大，帖木儿第五军团很快就抵挡不住，面临崩溃。
看到自己左翼部队即将崩溃，帖木儿下令出动预备队助战。
帖木儿的精锐预备队急速冲锋，瞬间逼退了正在围攻呼罗珊步兵的金军突厥骑兵。
预备队打的顺手，很快就尾随撤退的金军追击下去。很快，他们就来到金军的阵线附近，但是遭到了脱脱迷失派来的可汗卫队的攻击。
帖木儿的预备队不敌可汗卫队，仓皇逃亡本阵。金军则紧追不舍，再次对帖木儿大军左翼形成了大范围的侧击。
帖木儿本人也被迫投入肉搏战之中，在危急时刻，他的贴身卫队50名骑兵赶来将他救走。
帖木儿军整个左翼已经完全被金军右路军压制。他们进入呼罗珊步兵的车营+壕沟阵地，开始用弓箭射击金军。
帖木儿军的右翼也面临着同样的情况。哈萨克蒙古骑兵不断从侧翼突破，环绕阿拉伯步兵进行环攻。
但阿拉伯人在重步兵的保护下，努力维持阵线的完整。弓箭手不断射击，希望能将蒙古骑兵的火力压制下去。
在不断地消耗战中，哈萨克蒙古骑兵很快就呈现疲态，米兰沙麾下重骑兵趁机发动反扑，终于金军哈萨克蒙古骑兵开始撤退。
中路战况
金军步兵，成功地挡住了河中骑兵的攻击，脱脱迷失命令罗斯诸国贵族亲卫队发动反攻。他们在帖木儿军构筑的壕沟前受阻，并遭遇到两翼的帖木儿骑兵的夹击，罗斯人很快败退下来。
帖木儿的河中军趁机逼近对手，但在严密的盾墙前受阻。
而金军中的意大利雇佣兵和罗斯步兵则表现出色，他们慢慢将阵线推进到了帖木儿军阵前。使用重型战斧和戟的披甲武士，开始破坏木板工事，以期为后面的同伴杀出一条血路。
帖木儿的河中军则一面用长矛和大刀抵御，一面依靠迂回的骑兵冲击敌人，减缓对方的攻击力度。
金军右翼的突然撤退
就在金军即将全胜的时刻，金军右翼科萨与保加尔突厥的两位指挥官因为久攻不克而产生争吵，他们愤而率领所部撤出战场。
金军战场优势顿时逆转，而帖木儿军第三军团抓住时机，立刻向金军中路军猛攻，脱脱迷失此时手中的预备队已经全部投放在战场上，已经没有预备队可调遣。
脱脱迷失本部也遭遇到越来越多的追兵攻击，眼看战场形势逆转，胜利已然无望，脱脱迷失丢下还在苦战的军队，带领少数随从逃离战场。
可汗的逃离，对正在苦战的士兵打击是巨大的，瞬间，金军开始了大溃退。
金军各部之间已经不再有协调和联系，只能在各分部军官的带领下四散奔逃。
由于战斗中的巨大伤亡和金军遗留在营中的大量财宝，帖木儿军停止了追击，开始在金军营中大肆抢夺金银财宝和战利品。
帖木儿整顿了全军秩序，留下受伤的米兰沙王子断后，抽调精锐的骑兵开始追击脱脱迷失。
但是脱脱迷失发挥了自己的逃跑特长，一头扎进附近的丛林，向伏尔加河流域逃去。
捷列克河之战，彻底瓦解了金军的主力。
帖木儿军继续北上，攻克了金帐汗国的首都-别尔哥萨莱，帖木儿下令将这座大城摧毁。
帖木儿迅速在当地扶植了一位傀儡，将战俘交给他组织成军队。然后大军浩浩荡荡南下，回师河中。
这个傀儡不久就暴亡。
金帐汗国仅此一战，再无翻身的机会，在此后百余年里，他们失去了大部分领地，并出现了严重的内讧和分裂。
最大的受益者则是当时的罗斯诸国。