Тохтамыш был одним из потомков Джучи, старшего сына Чингизхана. Он был сыном Туй-Ходжи оглана, правителя Мангышлака, влиятельного царевича при Урусе-хане, правившего в Сыгнаке в низовьях Сырдарьи. В 1372 он захватил оба Сарая и объявил себя ханом Золотой Орды.

После того, как Туй-Ходжа был казнён по приказу Уруса-хана за неповиновение, молодой Тохтамыш, опасаясь за свою жизнь, бежал в Самарканд к правителю Мавераннахра Тимуру (Тамерлану). Тохтамыш встретил у Тимура, стремившегося подорвать могущество Урус-хана, ласковый приём. С армией и вооружением, полученными от своего нового сюзерена, Тохтамыш выступил против Кутлуг-Бука, сына Урус-хана. Тот погиб в первой же битве, однако его войска одержали победу и Тохтамыш бежал в Самарканд.

Получив известия о гибели сына, Урус-хан отправил к Тамерлану гонца с требованием выдать ему Тохтамыша, но Тимур отказал, и война между ними продолжилась. На этот раз Тимур сам повёл армию на Сыгнак, но кампания 1376 года не принесла решительной победы ни тому, ни другому.

В следующем году Урус-хан скончался и ему наследовал его младший сын Тимур-Мелик. Тохтамыш во главе армии, данной ему Тимуром, вторгся в Орду, однако вновь был разгромлен, едва избежав гибели. Ввиду многочисленных пороков и слабостей Тимур-Мелик быстро стал терять власть, благодаря чему Тимур счёл возможным вновь отправить Тохтамыша на покорение ордынского престола. Тохтамыш разгромил Тимур-Мелика и в 1377 стал правителем Белой Орды с центром в Сыгнаке. Однако его честолюбивые планы этим не ограничивались – он желал стать ханом всей Золотой Орды и, таким образом, установить свою власть над всем улусом Джучи.

Весной 1378, после того, как пала восточная часть со столицей в Сыгнаке, Тохтамыш вторгся в западную часть, контролируемую Мамаем. К апрелю 1380 Тохтамыш сумел захватить всю Золотую Орду вплоть до Азова, включая столицу — Сарай-Берке. Ко времени правления Тохтамыша относится возрождение золотоордынских городов в Нижнем Поволжье.

После Куликовской битвы Тохтамыш, при помощи Тамерлана, овладел престолом объединённой Золотой Орды, убил беклярбека Мамая, и отправил послов к русским князьям с известием о своём воцарении. Князья приняли послов с честью и, в свою очередь, отправили послов с дарами для нового хана. Однако Великий Московский князь Дмитрий Иоаннович Донской не счёл нужным отправляться к новому хану для получения из его рук ярлыка на великое княжение. Последующие два года Русь и Орда провели как два самостоятельных государства.

Желая обуздать русских князей, воспрянувших после Куликовской битвы, Тохтамыш велел пограбить русских гостей (купцов) и захватить их суда, а сам в 1382 с большим войском пошёл к Москве. Нижегородский князь Дмитрий Константинович, узнав о походе Тохтамыша и желая спасти свою землю от разорения, послал к нему своих сыновей Василия Кирдяпу и Семёна Дмитриевича. Олег Иванович Рязанский, руководствуясь теми же мотивами, указал ему броды на Оке. Дмитрий Иванович Донской и Владимир Андреевич Храбрый уехали соответственно в Кострому и Волок Ламский для сбора войск. Митрополит Киприан укрылся в Твери. Тверской князь Михаил Александрович прислал к Тохтамышу послас богатыми дарами и с заявлением о покорности.

Когда Тохтамыш взял Серпухов, в Москве, ввиду полной её беспомощности, поднялся мятеж. На помощь москвичам пришёл литовский князь Остей. 24.08.1382 Тохтамыш подошёл к Москве. Два дня москвичи и литовцы упорно защищались, но Тохтамыш взял Москву хитростью, подослав нижегородских князей Василия Кирдяпу и Семёна Дмитриевича, которые поклялись, что Тохтамыш ничего дурного москвичам не сделает, если они сдадутся. 26 августа Москва сдалась, но обещание не было исполнено; множество народа было перебито, город был разграблен. После этого татары взяли Переяславль, Владимир, Юрьев, Звенигород, Можайск и другие подмосковные города.

После того, как один из ордынских отрядов был разбит Владимиром Андреевичем под Волоком, Тохтамыш ушёл в Орду, разграбив на обратном пути Рязанскую землю. Преемник Дмитрия Донского, его сын Василий Дмитриевич купил в Орде ярлык на княжество Нижегородское.

Татары ещё несколько раз делали небольшие набеги на русскую землю, разграбили Рязань, Вятку, но предпринять большой и серьёзный поход против Москвы Тохтамыш не мог, так как в это время вступил в борьбу с Тимуром (Тамерланом), которому он был обязан престолом. Опасаясь перехода Закавказья и Западного Ирана под власть противника, Тохтамыш предпринял в 1385 вторжение в этот регион. Захватив Тебриз и разграбив его, хан отступил с богатой добычей. Тимур нанёс ордынскому хану два жестоких поражения — на Кондурче (18.06.1391) и Тереке (15.04.1395) — после которых Тохтамыш был лишён престола.

Вскоре на золотоордынском престоле при содействии могущественного эмира Едигея воцарился Тимур-Кутлуг, разбивший Тохтамыша, который вслед за этим бежал с семьёй в Киев, к Великому князю Литовскому Витовту. Тохтамыш был ласково принят Витовтом, так как последний желал его использовать в качестве проводника своего политического влияния в Орде.

Витовт начал готовить масштабный поход против татар с целью посадить на золотоордынском престоле Тохтамыша. Тохтамыш с отрядом в несколько тысяч татар также принял участие в походе. Выступив в поход, Витовт в 1399 разбил лагерь на реке Ворскле, и Тимур-Кутлуг, испугавшись многочисленности противника, запросил мира. Тем временем к реке подоспел темник Едигей со своими войсками. Едигей прервал переговоры и убедил Тимур-Кутлуга продолжить борьбу. Возглавив ордынские войска, Едигей в битве на Ворскле нанёс сокрушительное поражение Витовту.

После этого поражения Тохтамыш бежал в Сибирь, где у него было ещё немало сторонников. Там он захватил власть в Тюменском юрте. В последние годы он стал склоняться к миру с Тимуром, к которому даже отправил посольство. Поэтому Едигей после этой громкой победы не оставлял Тохтамыша в покое и в течение продолжительного времени с переменным успехом боролся с ним. Тимур скончался в 1405, а зимой 1406 в сражении с Едигеем близ Тюмени Тохтамыш был окончательно разгромлен и убит.

Темник Едигей, захвативший власть в Золотой Орде, в 1399 убил Тимур-Кутлуга и возвёл в ханское достоинство его младшего брата Шадибека (Жанибека).