В 1371 году, когда султан был снова занят в Анатолии, сербский правитель Вукашин попытался остановить османское наступление, но в тяжелом сражении при Черномене сербы потерпели поражение от войска Хаджи Ильбеги и были вынуждены покинуть свои македонские провинции. Хаджи Ильбеги не прожил достаточно долго, чтобы насладиться плодами этой победы: он был предательски отравлен по наущению соперничавшего с ним военачальника. Возможно, это был Лала Шахин, который впоследствии в 1382 году завоевал Софию, а в 1386 году — Ниш.
Тем временем в Малой Азии дела Мурада I были не так блестящи, как в Европе. В 1381 году он аннексировал княжество Хамид на западе Тавра, но далеко не самая значительная война с египетскими мамлюками на киликийской границе шла для него неблагоприятно, и он был вынужден временно уступить Анталию (Адалию) франкскому королю Кипра. Однако он приобрел другую анатолийскую территорию, Гермиян, благодаря браку одного из своих сыновей, Баязида, с принцессой ее прежнего правящего дома. Но его власть в этих регионах оказалась под угрозой, когда его старший сын Савчи восстал против него, объединившись с тюркским правителем Карамана и византийским принцем. Мураду пришлось возглавить кампанию против бунтовщиков, которая завершилась в 1386 году его победой у Коньи. К этому времени европейские провинции Османской империи снова охватили беспорядки. Болгарский царь Шишман III — между прочим, один из зятьев Мурада — воспользовался занятостью султана в Анатолии и присоединился к сербам и боснийцам в трехсторонней антиосманской коалиции. В битве при Плочнике объединенные силы сумели разгромить доселе считавшиеся непобедимыми войска Лала Шахина. Турки мстить не спешили. Через год их военачальник Али-паша, отпрыск известного рода Чандарлы, прошел через Балканский хребет к воротам Тырново и Шумена и нанес поражение болгарам, царь которых Шишман III был теперь вынужден принять статус вассала-данника султана и обещать сдать крепость Силистра на Дунае. Позже он сделал еще одну попытку сбросить османское господство, и ему снова повезло сохранить свою жизнь и трон. В следующем году имело место испытание сил, решившее судьбы Балканской Европы на много веков вперед. Сербы вступили в новый союз со своими боснийскими, венгерскими, болгарскими и албанскими соседями. Мурад I, понимая, какой суровый вызов ему бросили, выступил против них лично во главе армии, которую специально для этой кампании укрепил вспомогательными частями из Малой Азии. В День святого Вита, 20 июня 1389 года, османы и объединенные балканские армии встретились на исторической равнине, известной как Косово поле. После множества всевозможных перипетий сражение завершилось убедительной победой турок над сербами, которых покинули союзники. Их царь Лазарь попал в плен и был казнен. Османский султан тоже встретил свою смерть в этот день. Его убил серб по имени Милош Обилич. Тридцатилетнее правление Мурада I запомнилось в основном благодаря его европейским завоеваниям, но он также отличился строительными достижениями, в первую очередь в Бурсе, где были построены прекрасные мечети и вспомогательные сооружения, такие как школы для изучения Корана и кухни. Его военачальники и высшие чиновники соперничали друг с другом в возведении религиозных учреждений. Считается, что Лала Шахин обучил жителей Восточной Европы искусству выращивания риса. Этим занимались в основном в долине Марицы, и сначала этот продукт доставался только мусульманам, но потом его было позволено употреблять и христианам.
Могущество ранней Османской империи, в основном созданное Мурадом I, не только сохранялось, но и возросло при его сыне Баязиде I (правил в 1389–1402 годах). Это был суровый, воинственный человек, уже имевший немалый опыт военных действий. На равнине Косово он отличился, командуя правым крылом. Поскольку его любимой тактикой было нанесение внезапных молниеносных ударов, современники прозвали его Йылдырым — Молниеносный. Задача, стоявшая перед ним, — он ее ясно понимал — заключалась в продолжении и укреплении работы его отца. Он с ней хорошо справлялся, и империя благополучно пережила катастрофу, обрушившуюся на нее в 1402 году, и последующие десять лет беспорядков. На протяжении всего этого периода монархи дома Палеологов в Константинополе оставались фактически османскими вассалами. Это стало очевидно в 1390 году, вскоре после восхождения на трон Баязида, когда император Мануил под давлением султана принял с ним участие в завоевании Филадельфии (Алашехира), последнего греческого владения в Малой Азии. В Европе следующей целью османов было завершение покорения Болгарии и Восточной Фракии. Древний город Тырново, где короновались болгарские цари, сдался Баязиду 17 июля 1393 года. Последнее противостояние, в котором выдающуюся роль сыграл отважный патриарх Евфимий, не смогло изменить судьбу болгарского народа, которому предстояло шесть веков османского господства. Османские силы в ходе военных действий захватили важные плацдармы за Дунаем. Баязид на раннем этапе своего правления также вел военные действия с принцами, которые правили частями прежних сельджукских владений в Анатолии. В 1391 и 1392 годах он аннексировал Алашехир, Айдын, а также Аясолук (Эфес), Сарухан, Текке, Ментеше, Бейшехир и Карахисар на западе и юге. Вскоре после этого к нему перешли Османсик, Кастамону и Амасья на севере. Ему пришлось поспешно отправиться в Европу, когда на его территории к югу от Дуная вторгся валашский господарь Мирча Старый, который, вероятно, действовал совместно с некоторыми турецкими принцами, в первую очередь правителем Амасьи. Тяжелое сражение на Аргеше летом или осенью 1393 года завершилось неблагоприятно для валахов, и Мирче пришлось смириться со статусом вассала и обязательством платить дань, отказавшись от независимости страны. Другое приращение территории в Малой Азии имело место, когда города Токат, Сивас и Кайсери попросили защиты султана от планов местного поэта-принца Бурханеддина и признали верховную власть османов. В 1394 году Баязид, таким образом, стал бесспорным хозяином огромной империи, протянувшейся от Ниша до Восточной Анатолии, между которыми оставался только небольшой, но очень важный анклав — Константинополь. Не без оснований считая себя одним из самых могущественных восточных правителей, Баязид посчитал нужным утвердить свою позицию, получив от современного аббасидского марионеточного халифа в Каире документ, формально дающий ему титул «султан Рума», то есть правитель восточных римлян — жителей Константинополя. Дискуссионный вопрос о семилетней осаде Баязидом Константинополя (1394–1401) здесь обсуждаться не будет. Многие ученые сомневаются, была ли эта осада вообще. Вероятнее всего, регулярной военной операции все-таки не было, а сложилось положение дел, которое сегодня назвали бы холодной войной, причиной которой стало упорное сопротивление Палеолога условиям, навязанным ему, как фактическому вассалу османов. Скрытая блокада, несущая экономический крах городу, расположенному в месте соприкосновения двух гигантских османских территорий, являлась очевидной политикой в таких обстоятельствах.
Военные успехи Баязида вызвали большую тревогу среди христиан Западной Европы и, похоже, на какое-то время возродили дух крестоносцев. Венгерский король Сигизмунд возглавил армию переполненных энтузиазмом, но не имевших военной подготовки христианских воинов, и отправился из Буды к Никополю, османской крепости на болгарской стороне Дуная, которую они осадили. Из-за постоянных разногласий командиров этой армии Баязид сумел 27 сентября 1396 года разбить ее, и Сигизмунду пришлось преодолеть немалые трудности, чтобы вернуться домой. Убийство военнопленных было осуществлено по приказу султана. Баварскому рыцарю Иоганну Шильтбергеру удалось выжить. Он пережил множество опасных приключений среди турок, монголов и мамлюков, а также в Константинополе и, вернувшись домой, написал книгу мемуаров, завоевавшую популярность. Говорят, что османские войска, преследовавшие крестоносцев, дошли в западном направлении до Штирии. Франкские правители, в те времена удерживавшие большую часть Греции, были наказаны за свои симпатии к крестоносцам рядом энергичных турецких набегов. Триумфальная карьера Баязида, однако, после этого довольно скоро прервалась. Он продолжил политику экспансии в Малой Азии, разгромил правителя Карамана и других правителей, однако эта политика привела его к конфликту с могущественным центральноазиатским завоевателем Тимуром (Тамерланом). Свергнутые принцы поспешили в лагерь Тимура и настроили его против алчного османского султана. Нападение Баязида в 1400 году на правителя Эрзинджана, мусульманского принца якобы армянского происхождения, признавшего верховную власть Тимура, явилось поводом для войны. Сначала Тимур отомстил, разграбив город Сивас и уничтожив его османский гарнизон. Ему все еще приходилось думать об обеспечении безопасности своего южного фланга от угрозы мамлюков Сирии. В 1402 году он вернулся в Малую Азию. Известная битва при Анкаре (Ангорская битва) имела место 20 июля. С самого начала Баязиду не сопутствовала удача, потому что моральный дух его армии не был высок. Его мусульманским войскам не хватало фанатизма в братоубийственной войне со своими собратьями по вере, да и большинство рекрутов с аннексированных территорий в душе оставались преданными своим прежним правителям. А христианские вспомогательные части втайне радовались тому, что султану будет преподан урок. С разгромленным и взятым в плен Баязидом Молниеносным Тимур сначала обращался вполне по-рыцарски, однако после попытки побега его стали возить в железной клетке. Пленный османский султан умер в неволе 8 марта 1403 года, причем, согласно некоторым источникам, от своей руки.