Эта аннексия привела к разрыву между двумя прежними союзниками, скорее даже, побудила Тохтамыша попытаться без объявления войны внезапно напасть на благодетеля, который едва не был застигнут врасплох.
Тамерлан проводил зиму 1386/87 г. на севере Азербайджана, в провинции Карабах, и находился там весной 1387 г., когда Тохтамыш неожиданно прошел Дербентским проходом и двинулся прямо на Карабах. Тамерлан, стоявший лагерем в Бардаа, южнее Куры, успел только выслать сильный авангард на северный берег реки. Эта маленькая армия встретила все войско Тохтамыша и была разбита, но тут с подкреплениями подошел Миран-шах, третий сын Тамерлана, выправил положение и обратил Тохтамыша в бегство. В данном случае показательно поведение Тамерлана. К нему привели многочисленных пленных из разбитой вражеской армии. Хорошо известны его жестокие обычаи в подобных случаях. Но в этот раз, напротив, он не только пощадил пленных, но и отправил их к Тохтамышу, снабдив необходимыми продовольствием и снаряжением. В это же время он, по утверждению «Зафарнаме», адресовал Тохтамышу, «на которого продолжал смотреть как на сына», упреки скорее в огорченном, чем в раздраженном тоне. Если сравнить это поведение с властной непреклонностью, презрением и жестокой мстительностью завоевателя в отношении всех его противников, тюрок и иранцев, то можно понять, какой престиж в его глазах имела легитимность Чингизидов. Конечно, в действительности Тамерлан разрушил творение Чингисхана или, по крайней мере, заменил его своим собственным; но он не мог признаться в этом ни открыто всем, ни, возможно, даже самому себе, хитрил, сохранял для своей тюркской империи монгольский фасад, демонстрировал по отношению к потомкам Чингисхана, к тем, кто проявлял хоть какую-то энергию, неожиданное, возможно даже непроизвольное, почтение. А кроме того, он должен был, тоже неосознанно, испытывать страх трансоксианца перед северными ордами.
Тохтамыш не только остался глух к этим призывам, но и, поскольку Тамерлан задержался в Персии, воспользовался его отсутствием, чтобы напасать на сердце его империи – собственно Трансоксиану. В конце того же 1387 г. он прорвал линию границы по Сырдарье возле Сыгнака, осадил Сабран, потом, поскольку средств для осады у него не хватало, принялся разорять сельскую местность. Умар-шейх, второй сын Тамерлана, попытался остановить захватчиков, но был разбит возле Отрара и едва не попал в плен. Нападение было тем более тяжелым, что Трансоксиана, оставленная без войск, подверглась грабительскому набегу моголистанских кочевников с тыла, со стороны Ферганы. Войска Тохтамыша растеклись по всей Трансоксиане, грабили неукрепленные поселения и даже осмелились осадить Бухару. Их опустошительные рейды доходили до пригородов Карши и даже до берегов Амударьи.
Тамерлану пришлось поспешно возвращаться из Ирана (начало февраля 1388 г.). Тохтамыш не стал его дожидаться и ушел в степи Белой Орды, но в конце 1388 г., собрав в Кипчаке более сильную армию, в которой «Зафар-наме» отмечает московские контингенты, вновь напал на Трансоксиану, но на этот раз обойдя ее с востока, со стороны Ходжента в Фергане. Тамерлан выступил ему навстречу с теми немногочисленными войсками, которые собрал, и, несмотря на снег и жуткий холод, отбросил его на север от Сырдарьи (приблизительно в январе 1389 г.). Однако Тохтамыш продолжал бродить к северу от среднего течения Сырдарьи, осаждая Сабран, грабя Ясы (ныне город Туркестан). Но как только Тамерлан перешел Сырдарью, вражеская армия рассеялась по степи.