Na wrzesień koalicja krzyżacko-luksemburska zaplanowała decydujące uderzenie. Króla czeskiego Jana Luksemburskiego jednak zaabsorbowały inne sprawy. Na wieść o nieoczekiwanej śmierci księcia głogowskiego Przemka, do którego władztwa pretensje zgłosił sojusznik Polski – książę świdnicki Bolko II Mały, Jan Luksemburski udał się pod Głogów i rozpoczął jego oblężenie. Miasto skapitulowało 2 października 1331 roku. Zwłoka ta okazała się całkiem wystarczająca, by uniemożliwić połączenie wojsk czeskich i krzyżackich pod Kaliszem.
Wobec braku wojsk sojusznika Krzyżacy zwinęli oblężenie i rozpoczęli odwrót, podczas którego doszło do bitwy pod Płowcami, w której na początku Kazimierz również wziął udział. Z wielu, aczkolwiek niejednoznacznych źródeł, najbardziej prawdopodobną wersją przebiegu bitwy jest ta, która wspomina o starciu Łokietka z około ⅓ wojsk krzyżackich uczestniczących w wyprawie na Polskę (pozostałe udały się pod Brześć Kujawski, który obległy). W pierwszej fazie, korzystając z zaskoczenia, zwyciężyli Polacy, druga, rozpoczęta po przybyciu posiłków krzyżackich, okazała się nierozstrzygnięta. Późniejsza propaganda krzyżacka rozgłaszała, że Kazimierz uciekł w popłochu z pola walki. Możliwe, że wycofał się na polecenie ojca – tę wersję jako pierwszy w swojej kronice zawarł Jan Długosz.