他騎上一匹快馬，親自殿後作戰。蒙古軍緊迫不舍，每當他們趕到跟前時，帖木幾滅裏就讓輜重先行，待擊退蒙古軍後再重新跟上去。他用這樣的方式廝殺了好幾天，人馬傷亡過半，蒙古軍卻越來越多，並且奪走了他的輜重。
最後，帖木兒滅裏身邊僅存的幾扈從也都戰死了，他手中的武器也失掉了，隻取下三支箭，其中有一支還是無鏃的斷箭。
這時，三個蒙古人追了上來，他用那隻無鏃的斷箭射瞎了一個人的眼睛，然後對另外二人說：“我還剩兩支箭，剛夠你們二人消受。但我舍不得用，你們最好還是逃命去吧!”蒙古人畏懼他的箭法，不敢上前，隻好退走。
帖木兒滅裏隻身來到玉龍傑赤，重新準備戰鬥。他從那裏率領一支人馬進攻養吉幹，殺死了蒙古派駐養吉幹的長官。
然後他又投奔到花剌子模算瑞摩訶末處，繼續馳騁疆場，英勇殺敵，隻是在摩訶末死後，他才放下手中的武器，成為一名蘇菲派教徒，蘇菲派是伊斯蘭教的一個派別，前往敘利亞。
帖木兒滅裏最後還是被蒙古人所殺。據說過了很多年之後，花刺子模花早已處在蒙古人的統治之下，帖木兒滅裏開始懷念故土，於是動身返回家鄉，在他當年守衛的忽氈城，他遇到了自己的兒子。
他問兒子：“要是你見你的生身之父?你還認得他嗎?”兒子回答道：“父親逃出去時，我還隻是個吃奶的孩子，我認不得他了。但這裏有個奴隸認得他。”遂把那個奴隸找來。奴隸一見帖木兒滅裏身上的特征，證明確實是他。從此，英勇的帖木兒滅裏還活著的消息遂四處傳揚開去。
帖木兒滅裏希望能在故鄉平安生活，便想去朝見蒙古大汗，以求得到寬恕。在途中他遇見了窩闊台之子合丹汗，合丹汗下令將他捆綁起來，向他追問過去他同蒙古軍作戰的事。
帖木兒滅裏勇敢地回答說：
“大海和山嶽目睹
我怎樣跟都蘭軍的著名英雄交鋒。
星星可以證明：
因我的英勇，
全世界都拜倒在我足下。”
同時，他還認出了當年被他用無鏃斷箭射瞎眼睛的那個蒙古人，在回答盤問過程中，帖木兒滅裏不把蒙古皇室放在眼中，態度傲慢，因此激怒了合丹汗。盛怒之下，合丹汗一箭將他射死了。
民族英雄帖木兒滅裏英勇抗擊蒙古軍的事跡，長期在人民中間流傳，後來還被寫進小說裏，作為英雄壯舉加以渲染頌揚。