哈马鲁丁乘机攻入帖木儿帝国境内,并占领大片土地,帖木儿帝国边境再燃烽火。帖木儿亲率军队南下费尔干纳。哈马鲁丁获知后,采取避实击虚的战术,“主动撤退,他让眷属和部落离开阿思八失,自己带着四千骑兵埋伏在一个地方。等到帖木儿的大军过去后,哈马鲁丁率军队从埋伏地冲出来,将帖木儿和他的卫队团团围住。帖木儿率部奋力拼杀,才得以脱身。”哈马鲁丁军队获胜。
之后,帖木儿重整军队,二次向哈马鲁丁逼来。哈马鲁丁被一时胜利冲昏头脑,对帖木儿帝国军队产生麻痹心理。当双方军队在桑格即哈吉地方相遇时,哈马鲁丁军队过于轻敌,最终导致哈马鲁丁军队全军覆没。“哈马鲁丁本人也身受数伤,徒步逃跑,仅以身免”（《拉失德史》,页214-215。）。
帖木儿军队乘胜收回被哈马鲁丁军队侵占的领土。东察合台汗国的哈马鲁丁经上述战事后,军事实力锐减,从进攻转向防守。帖木儿帝国虽也损兵折将,但元气尚存。为彻底消除哈马鲁丁的东山再起,1377年,帖木儿派乌马儿?沙黑率军队进攻东察合台汗国的北线游牧区,并指令异密阿里?不花、异密契丹?把阿秃儿（这似乎是一个突厥化的中国人）等的军队协同作战。他们侵入对方北线游牧区后,很快在忽老图沙漠中与哈马鲁丁军队遭遇。经激战,哈马鲁丁军队不支而溃（《拉失德史》,页219。）。
当帖木儿得知战果后,认为未达到预期目的,决定亲征。同年,帖木儿派木撒之子马黑麻?别乞、异密阿拔思和安克?撤木儿为先锋再攻东察合台汗国。哈马鲁丁也招集部众抵抗。双方在东察合台汗国境内的伊塞克湖附近的布哈姆地方摆开阵容。哈马鲁丁遭帖木儿帝国军队前次的几次重创,元气大伤,尚未恢复。这次双方一经交战,哈马鲁丁的军队便四散奔逃。帖木儿亲领军队追击,将哈马鲁丁的残部追至伊塞克湖西南之库什卡儿地方方才收兵。返回时还纵掠该地。3年,帖木儿派遣军队向东察合台汗国的北部又发动一次小规模战争。哈马鲁丁仓促应战,在其境内的阿塔库姆战败,率残部退进伊塞克湖周围的群山中。帖木儿帝国军队紧追不舍,因未找到哈马鲁丁的踪迹,帖木儿帝国军队洗劫该地后凯旋（巴托尔德:〈中亚史研究四题〉,卷1,页141。）。
1390年,帖木儿帝国的讨伐军对东察合台汗国进行了一次扫荡,以期彻底铲除哈马鲁丁的军事势力。这一期间,哈马鲁丁已丧失东察合台汗国的统治权,在伊犁河和伊塞克湖一带四处流窜,后来不知所终（关于哈马鲁丁的下落,《拉失德史》,页222说.当时,哈马鲁丁患水肿病,不能跨马握缰,因而被部下抛弃,下落不明。巴托尔德认为,哈马鲁丁是在帖木儿军队的追击下,向北流窜到阿尔泰地区,后在阿尔泰森林中因患水肿病死去。见巴托尔德：《中亚史研究四题》，页1430）。
帖木儿此次用兵就是要借哈马鲁丁丧权之机,一举根除哈马鲁丁及其残部的势力,以解帖木儿的心头之患。帖木儿帝国军队越过边界进入东察合台汗国境内。他们一路势如破竹，经伊塞克湖、倥格斯山、伊犁河、博尔塔拉河等地到达额尔齐斯,横扫东察合台汗国的北境,哈马鲁丁及其残部望风北逃阿尔泰。而后,帖木儿帝国军队经阿敦?库格和巴尔喀什湖返回帖术儿帝国境内（巴托尔德:《中亚史研究四题》卷1，页143。）。
至此,双方长达22年之久的战争终告结束。双方战争的影响东察合台汗国与帖术儿帝国间的战争,对明代西域和河中地区的政治、经济、对外关系均产生深远影响。在政治上,双方经这场战争的反复较量后,东察合台汗国的哈马鲁丁为首的“借汗”政权垮台,代之以察合台后王黑的儿火者汗为首的“合法”政权。从此,双方关系由对抗转向缓和。
从本质上看,该战争是河中维护蒙古“黄金家族”的传统势力与西域反对“黄金家族”的变革势力间的一场决战。它发端于蒙古势力相对薄弱的西域,结果给西域和河中地区带来了灾难。河中帖木儿以“黄金家族”的代言人自居,迎合当时人们对“黄金家族”的趋从心理,打起维护其正统地位的旗帜,“招降纳叛”,分化瓦解哈马鲁丁的实力,以达到消灭哈马鲁丁,巩固河中统治地位的目的。
而西域的哈马鲁丁试图冲破这种传统观念,但受自身实力的限制,几经周折,陷入内外交困的境地,不可避免导致失败之厄运。鉴于上述原因,战后,双方关系步入了相对缓和时期。河中帖木儿取胜后,削弱了东察合台汗国对其东部边界的威胁,但西域的朵豁剌惕部异密家族的势力仍很强大。这就意味着,河中帖木儿要在短期内完成统一西域的宏业并非易事。所以,帖木儿一改原先单一的武力征服,因地制宜,对葱岭东的西域以政治威慑为主,将重点放在对帝国西部的伊利汗国和奥斯曼土耳其帝国的征伐上，以获取更多的土地和财富。
而东察合台汗国的黑的儿火者汗登上汗位后,与帖木儿帝国罢兵言和,潜心于国内政务的治理。他依靠西域朵豁剌惕部异密忽歹达的辅政,恢复了久遭哈马鲁丁废弃的汗制,提高了东察合台汗国政权的威望,稳定了国内的政局,“汗国的朝政以及贵族的藩务也都重新按部就班”（《拉失德史》,页2280。）同时,黑的儿火者汗还积极东扩疆土,进行统一西域的战争。
《拉失德史》记载道：“黑的儿火者在位时,曾经举行过圣战进攻契丹(明朝)”。“他亲自攻占了契丹的两个边隆重镇哈刺和卓(吐鲁番县的高昌故城南二堡遗址)和土鲁番”（《拉失德史》,页225）,并将吐鲁番地区纳入其版图。西域政治的逐步稳定,为西域的统一和社会经济的恢复奠定了基础。随着战后西域和河中形势的发展,双方各自战略重点的相应调整,决定了双方政治格局的分离。尽管双方也偶发军事冲突,但对双方政局影响甚微,缓和似乎已成为彼此政治生活的主流。