在巴耶塞特一世统治的最后两年间，他遇到了一个强敌——帖木儿。最终，此前从无败绩的巴耶塞特一世不仅败于帖木儿之手，其本人更被帖木儿俘虏，奥斯曼帝国也险些灭亡。
巴耶塞特一世画像
1398年前后，帖木儿曾致信巴耶塞特一世：你傲慢和愚蠢的根据是什么呢？你不过是在安纳托利亚的森林打了几场仗，获得了一些卑劣的战利品！现在，是时候变得明智起来了，反省和忏悔吧，现在避开我们悬在你头上的复仇之雷还来得及。你连蚂蚁都比不上，为什么要招惹大象呢？唉，他们会把你踩在脚下的。
收到信件后，巴耶塞特一世怒不可遏地。他回复说：你帖木儿除了在背信弃义和道德败坏上无人可及外，你还有什么可骄傲的，在别的事情上，你从没赢过。的确，虽然你的军队人数确实多到数不清，但你们的飞箭怎么能抵挡住我坚强无敌的耶尼切里军团那锋利的弯刀和战斧呢？我会庇护那些恳求我保护的君主，来我的大帐找他们吧。阿儿赞干和埃尔祖鲁姆城都会是我的，除非你臣服于我，给我上贡，不然的话，我会亲自到陶里斯和苏尔塔尼亚城下来要惩罚你们。
1400年，帖木儿决定从亚美尼亚入侵小亚细亚。于是，他率军在亚美尼亚边境的卡帕多西亚围攻锡瓦斯。三年之前，锡瓦斯才被巴耶塞特一世征服，当时，驻守在该地的奥斯曼军队由巴耶塞特一世的长子埃尔多格拉尔指挥。虽然锡瓦斯的城墙格外坚固，但帖木儿不惜代价地攻打城市，雇用了六千名矿工挖坑道破坏防御工事，并用涂有沥青的木料暂时支撑墙壁。当挖完坑道后，他便命人放火烧木头，没了支撑，锡瓦斯的一段城墙逐渐下沉到早已挖好的坑里，然后帖木儿的突击队便从陷落的城墙口攻入了锡瓦斯。
亚美尼亚地区
巴耶塞特一世感觉受到了挑战，因此，1401年，巴耶塞特一世亲率十二万大军前去报锡瓦斯陷落之仇。然而，帖木儿占领锡瓦斯后，并没有继续深入小亚细亚，而是去了叙利亚，占领了大马士革，然后从那里到达了美索不达米亚，占领了巴格达。直到第二年的1402年，帖木儿才决定返回小亚细亚攻打巴耶塞特一世，于是他折回了锡瓦斯，向安卡拉（旧称安哥拉）进军。
巴耶塞特一世也在小亚细亚东部集合军队，最后在安卡拉附近集中。作为一名百战名将，这一次，巴耶塞特一世却傲慢冒进，完全没有展示出之前的作战水平。站前，巴耶塞特一世既贪婪又吝啬，虽然他的国库十分充盈，但他却拖欠军饷，这导致他麾下的士兵心生不满。
安卡拉之战双方对阵形势图
巴耶塞特一世最优秀的将军们警告他，不要在开阔地带和帖木儿的主力正面对抗，因为那里更利于敌人最大限度地发挥实力，然后他却拒绝听从这些忠告。最终，两军在安卡拉平原——一个发生过许多著名战役的地方相遇。不可思议的是，出于对敌人的傲慢和蔑视，巴耶塞特一世竟将自己的军队带到了一个没有水的地区。在这场宏大的战争中，他的士兵们在那里吃尽了苦头，据说有五千人因缺水而渴死了。
当巴耶塞特一世大军回营的时候，帖木儿已经派人把给他们供水的小溪改道了。最终，巴耶塞特一世被迫在不利的条件下作战。最终，奥斯曼帝国的军队寡不敌众，溃不成军，战斗变成了一边倒的屠杀。但是，在这种情况下，巴耶塞特一世和他的卫士依然做了最后的抵抗。土耳其历史学家说："即使败局已定，巴耶塞特一世依然挥舞着沉重的战斧，像饿狼驱散羊群那样击垮敌人。"但最后，巴耶塞特一世还是被制服，并被作为囚犯关押起来。
描绘安卡拉之战的油画（局部）
被俘后的一段时间里，巴耶塞特一世受到了帖木儿的宽宏相待。尽管巴耶塞特一世遇到了彻底的失败和耻辱，但他的高贵举止还是给帖木儿留下了深刻的印象。可是，在他试图逃跑之后，他便被更加严密地看守起来，而且晚上须戴上脚镣。此后，巴耶塞特一世的处境开始变坏。在帖木儿行军时，巴耶塞特一世也被带着。白天，他被关在轿子里，也就是一个半敞开的、带栏杆的笼子。
巴耶塞特一世被铁木尔俘虏
经受了八个月的羞辱后，巴耶塞特一世死于心碎，终年四十八岁。在此期间，帖木儿占领了小亚细亚的大部份地区，占领了奥斯曼帝国的尼西亚、布尔萨以及其他诸多要塞。