W 1410 r. rozegrała się jedna z największych bitew średniowiecznej Europy – bitwa pod Grunwaldem (nazywana też bitwą pod Tannenbergiem), w której połączone siły Królestwa Polskiego i Wielkiego Księstwa Litewskiego pokonały armię zakonu krzyżackiego. Długotrwałe napięcia między zakonem a Polską i Litwą (Krzyżacy rościli sobie prawa do Żmudzi i oskarżali Litwinów o pozorowaną chrystianizację po unii w Krewie) przerodziły się w otwartą wojnę w 1409 r. Latem 1410 r. król Władysław Jagiełło na czele około 20–30 tysięcy rycerstwa polskiego i posiłków (w tym chorągwi ruskich, posiłków czeskich zaciężnych oraz oddziału Tatarów) połączył się na ziemi dobrzyńskiej z około 10–11 tysiącami wojsk litewsko-ruskich księcia Witolda. Armia sprzymierzonych wkroczyła na ziemie państwa zakonnego w Prusach. Wielki mistrz zakonu Ulryk von Jungingen zgromadził około 15–20 tysięcy braci-rycerzy, gości z Europy Zachodniej i najemników, aby zastąpić drogę na Malbork. 15 lipca 1410 r. pod wsiami Grunwald, Stębark i Łodwigowo stawiły się obie armie.

Bitwa rozpoczęła się około południa atakiem litewskiej jazdy na prawe skrzydło krzyżackie. Po zażartej walce Litwini pozornie załamali się i rzucili do odwrotu (część historyków sugeruje, że był to celowy manewr taktyczny Witolda). Krzyżacy, sądząc że rozbili Litwinów, zbyt wcześnie uwierzyli w zwycięstwo. Tymczasem centrum i lewe skrzydło polskie, dowodzone przez Jagiełłę, wytrzymało uderzenie ciężkozbrojnych chorągwi krzyżackich. W krytycznym momencie powróciły jednak chorągwie litewskie Witolda na pole bitwy i uderzyły z flanki. Zacięta walka trwała kilka godzin – w pewnej chwili poległ wielki mistrz Ulryk von Jungingen, co podcięło morale zakonu. Wreszcie armia krzyżacka została okrążona i niemal doszczętnie wybita lub wzięta do niewoli. Śmierć poniosła większość dostojników zakonu, wielu braci, rycerzy z Europy. Straty strony polsko-litewskiej również były znaczne, ale jej główne siły pozostały zdolne do dalszych działań.

Zwycięstwo pod Grunwaldem (zwane w literaturze niemieckiej bitwą pod Tannenbergiem) przyniosło Polsce i Litwie ogromny prestiż i przełamało mit niezwyciężoności zakonu krzyżackiego. Choć zaraz po bitwie nie wykorzystano w pełni tego triumfu (oblężenie stolicy zakonu Malborka nie powiodło się – dowodzący nim Ulrich von Wallemrod zdołał obronić zamek do nadejścia posiłków), to w ciągu dwóch lat zakon musiał zawrzeć pokój toruński (1411), oddając Żmudź Litwie (co prawda tylko dożywotnio dla Jagiełły i Witolda) i zapłacić wysokie odszkodowania. W dłuższej perspektywie potęga zakonu zaczęła się chylić ku upadkowi: stracili znaczną część rycerzy, nadszarpnięto finanse (koszty wykupu jeńców i odszkodowań), a poddani pruscy ujrzeli słabość swych panów, co z czasem doprowadziło do buntów (np. wojna trzynastoletnia 1454–1466 zakończona ostateczną porażką zakonu i odzyskaniem Pomorza Gdańskiego przez Polskę).

Grunwald miał też ogromny wymiar psychologiczny dla Litwinów i narodów ruskich w Wielkim Księstwie – to było wspólne zwycięstwo z Polakami, co zacieśniło unię i dowiodło korzyści współpracy. Dla Europy zaś była to sensacja: zakon rycerski, powołany niegdyś do walki z poganami, został pokonany przez tych, których miał nawracać. Propaganda krzyżacka próbowała pomniejszyć znaczenie klęski, ale fakty mówiły same za siebie. W literaturze i sztuce polskiej bitwa grunwaldzka zajmuje miejsce szczególne (utrwalona m.in. na słynnym obrazie Jana Matejki „Bitwa pod Grunwaldem”).

Oprócz aspektu politycznego, bitwa pod Grunwaldem była również starciem dwóch stylów militarnych: z jednej strony zakon – dysponujący doskonale wyekwipowanymi, zdyscyplinowanymi oddziałami ciężkiej jazdy z całej Europy, z drugiej koalicja polsko-litewska – łącząca zachodnie rycerstwo polskie z lżejszą jazdą litewsko-ruską i nawet tatarami. Zwycięstwo dowiodło, że zróżnicowana armia Jagiełły, przy dobrym dowodzeniu, potrafiła pokonać najlepszych wojowników Zachodu. Sam Władysław Jagiełło wykazał się wielkim kunsztem jako wódz – panował nad przebiegiem zmagań (np. powstrzymał przedwczesną szarżę polskiej jazdy, co mogło uratować Polaków przed błędem). Bitwa ta zatem stała się chwałą oręża polskiego i litewskiego, a dla Krzyżaków początkiem końca ich misji dziejowej na ziemiach pruskich.