Teraz także znajdujący się na prawym skrzydle Turkmeni z niedawno podbitych anatolijskich emiratów przeszli na stronę Timura, co sprawiło, że znajdująca się w centrum osmańska piechota została wystawiona na atak z obu skrzydeł. Oceniając że bitwa jest przegrana, Sulejman uciekł z pola walki wraz z nie użytymi jeszcze rezerwami. Chcąc osłonić jego odwrót Bajazyd połączył się z pozostałymi na polu walki Serbami, janczarami i spahisami, wraz z którymi bronił się na wzgórzu przed atakami armii Timura, która mimo otoczenia nieprzyjaciela nie mogła go zdobyć. Kiedy zapadła noc Bajazyd wraz z 300 kawalerzystami postanowił przedrzeć się przez linie Timura, jednak ostatecznie spadł z konia i został schwytany. Timur pojmał też jednego z jego synów, Musę.
Skutki bitwy Rozpowszechniona legenda o trzymaniu Bajazyda w klatce i znęcaniu się nad nim przez Timura nie znajduje żadnego pokrycia w źródłachIbidem, s. 76.. Timur traktował sułtana dobrze, musiał bowiem liczyć się z jego sławą wojownika w walce z niewiernymi. Bajazyd zmarł 8 marca 1403 roku, a przyczyny tej śmierci są do dzisiaj przedmiotem kontrowersji wśród historyków, a jego ciało zostało przez Timura wysłane do Bursy. Po zwycięstwie pod Ankarą ten ostatni straszliwie spustoszył zachodnią Anatolię, paląc m.in. Niceę (İznik), Ikonium (Konyę) i Akhisar.