В конце XIV - начале XV в. возросло давление на русские земли со стороны Великого княжества Литовского, где с 1392 г. правил двоюродный брат польского короля Владислава - Ягайло великий князь Витовт. Еще в 1390 г. он выдал свою дочь Софью за Василия Дмитриевича. Под властью Витовта оказались значительные территории на Западе Руси: Киев, Новгород-Северский, Полоцк, Витебск, Смоленск.
Он заключил союз с ханом Тохтамышем, пообещав ему помощь в борьбе против могучего среднеазиатского правителя Тимура (Тамерлана). В 1395 г. Тимур разгромил Тохтамыша и подчинил себе Золотую Орду. Хан Тохта-мыш бежал в Литву. Этот поход Тимура частично затронул и русские земли - преследуя золотоордынского хана, завоеватель вышел к южным границам Рязанского княжества.
Василий I, стремясь предотвратить новый опустошительный набег на Русь, выступил с войском к Коломне. Но Тимур, пограбив часть Рязанской земли и взяв пограничный город Елец, повернул свои полчища обратно в степи.
В 1396 г. Василий Дмитриевич и Витовт договорились о совместных действиях против Орды. В следующем году литовские войска нанесли Орде поражение. Но новый поход князя Витовта в 1399 г. закончился поражением русско-литовских войск. В битве на р. Ворскле они были разгромлены эмиром Едигеем, которому после смерти Тимура (1405) удалось на время объединить под своей властью часть Золотой Орды.
В начале XV в. резко обострились русско-литовские отношения. Это было вызвано захватом Литвой в 1404 г. Смоленского княжества и стремлением великого князя Витовта распространить свою власть на Псков, Новгород и верхнеокские города. В 1406 - 1408 гг. между Москвой и Вильно происходили военные столкновения. В результате в 1408 г. был подписан мирный договор, установивший восточную границу Литовского княжества по р. Угре.
Одной из главных причин, приостановивших наступление Витовта на русские земли, стала война Королевства Польского и Великого княжества Литовского против Тевтонского ордена, начавшаяся в 1409 г. Решающая битва произошла 15 июля 1410 г. у селения Грюнвальд на границе Польши и Ордена. Литовско-русские (в них входили смоленские полки) и польские войска под общим командованием Ягайло и Витовта разгромили рыцарей. Грюнвальдская победа положила конец агрессии Тевтонского ордена на территории Польши и Литвы.
В дальнейшем общая для Василия I и Витовта угроза со стороны Орды привела к установлению между ними союзнических отношений. Вместе с тем, оставив попытки присоединить новые русские земли, Витовт пытался освободить вошедшие в состав его княжества русские области от церковной зависимости от московского митрополита и добился учреждения Киевской митрополии.
Осенью 1408 г. Едигей внезапно вторгся в земли Северо-Восточной Руси. Великий князь Василий I не успел собрать войска и выехал из Москвы в Кострому. Почти весь декабрь Едигей осаждал столицу княжества, а посланные им отряды разорили Ростов, Дмитров, Переяславль, Серпухов, Верею и другие города. Начавшиеся в Орде смуты заставили Едигея снять осаду Москвы, принудив ее к выплате огромного выкупа. После нашествия Едигея ордынское иго вновь усилилось. Правда, Василий I отправился в Орду лишь три года спустя, в 1412 г., по случаю воцарения нового ордынского хана - сына Тохтамыша. В то время как Орда постепенно распадалась, раздираемая внутриполитическими распрями, Северо-Восточная Русь под властью московского князя заметно усиливалась в политическом и экономическом отношении.