Для начала монголы расправились с народом аланов, половцы же отступили на запад. Ханы, кочевавшие к западу от Днепра под руководством Котяна, поспешили приехать к Мстиславу Удалому, зятю Котяна, правившему тогда в Галицкой земле. Половцы заявили Мстиславу: «Нашу землю сегодня захватили татары, а ваша завтра взята будет». Мстислав отнесся к этому предупреждению со всей серьезностью. Всем русским князьям были посланы приглашения на съезд в Киеве. Новых степных воителей русская летопись назвала татарами: «В год 6732 (1223). Из-за грехов наших пришли народы неизвестные, безбожные моавитяне, о которых никто точно не знает, кто они и откуда пришли, и каков их язык, и какого они племени, и какой веры. И называют их татарами… Один Бог знает, кто они и откуда пришли, о них хорошо известно премудрым людям, которые разбираются в книгах».
На совет в столице собрались Мстислав Романович Киевский, Мстислав Мстиславович Галицкий, Мстислав Святославович Черниговский и Козельский и некоторые другие князья. Владимиро-суздальский князь Юрий Всеволодович и его брат Ярослав отказались приехать, ограничившись тем, что выслали в помощь ростовских князей. Но войска последних прибыли в Поднепровье слишком поздно. Князья, собравшиеся на совет, отвергли мирное предложение татаро-монгольских воевод, направленное на раскол половецко-русского союза, и решили выступить против врага.
Не ожидая сбора всех сил, русские дружины выступили в поход и на семнадцатый его день сосредоточились в низовьях Днепра, на правом берегу возле Олешья. Тут к войску присоединились половцы. Монгольские послы были убиты. Надо сказать, что для монголов это было одним из тягчайших преступлений, виновники которого непременно должны были быть наказаны.
В русском войске собрались киевские, галицкие, смоленские, волынские и другие полки. Армия была довольно значительной, но она состояла из отдельных отрядов князей, каждый из которых искал личной доблести на поле боя. Решения принимались на советах князей, зачастую довольно скандальных и шумных. Главными соперниками были Мстислав Удалой и Мстислав Киевский.
В то время как объединенные русские силы находились на правом берегу Днепра у устья реки Хортица, на противоположном берегу показались разведывательные отряды неприятеля. Князь Даниил Волынский переправился на другой берег и атаковал монголов. Те обратились в бегство. Мстислав Галицкий с тысячью всадников организовал преследование и окончательно разбил отряд противника. Такая победа воодушевила русское войско, и союзники двинулись на восток, в степи. По словам мусульманского историка монгольских завоеваний Ибн ал-Асира (1160–1234), «…и возгорелось в урусах и кипчаках желание разбить татар: они думали, что те отступили, из страха и по слабости не желая сражаться с ними, и потому стремительно преследовали татар. Татары все отступали, а те гнались по следам». Через девять дней русско-половецкие войска были на реке Калке (теперь р. Калец).
Мстислав Киевский предлагал выжидательную тактику и был против того, чтобы переправляться через реку. Его войска обосновались на правом берегу и приступили к укреплению своей позиции. Его галицкий тезка, напротив, организовал переправу вместе с половцами и прочими войсками. 31 мая 1223 года он расположил свои силы на левом берегу Калки. В сторону монголов был направлен небольшой отряд, возглавляемый Даниилом Волынским и Яруном Половецким.
Этот отряд вскоре нарвался на монгольские части. Через несколько часов упорного боя половцы дрогнули и побежали. Они расстроили ряды русских и увлекли их за собой. События развивались стремительно. Монголы ворвались в расположение главных русских сил на плечах бегущего отряда. Люди Субедэя психологически были готовы лучше русских, столкнувшихся с невиданным ранее воинством. Кроме того, татары были значительно лучше организованы.
Несмотря на упорное сопротивление, дружины Мстислава Галицкого были уничтожены. На поле боя навсегда осталось шесть князей. Из простых воинов в живых вернулся лишь каждый десятый. В течение следующих трех дней монголы атаковали укрепившиеся войска киевского князя. Затем они предложили переговоры, в ходе которых пообещали пропустить русских без боя. Как только Мстислав вывел армию из-за укрепления, его дружины были атакованы. Десять тысяч киевлян погибли.
Битва на реке Калка для русских стала настоящей катастрофой. Военная мощь государства (а вернее, ряда его княжеств) была серьезно подорвана. Однако монголы не были готовы продолжать затянувшийся поход. Перед ними стояла задача укрепления своей власти в завоеванных странах. Они ушли, и долгое время русские ничего не слышали о недавних победителях. По дороге домой на волжских переправах монголы были перехвачены булгарами, уничтожившими большое количество непрошеных гостей.