В 1869 году войска с Кавказа под командованием полковника Н. Г. Столетова отправились из порта Петровск (Махачкала) через Каспийское море в Красноводский залив, где был основан одноименный город. Закрепившись на Южном Каспии, русские войска провели рекогносцировку туркменской территории. Таким образом, Хиву окружили с трех сторон военными округами Кавказа, Оренбурга и Туркестана.

Готовясь к походу на Хиву, генерал фон Кауфман собрал многочисленную армию. Она насчитывала 13 тыс. солдат и около 50 пушек. Во время продвижения к Хиве царские войска едва ли встречали какое-либо сопротивление, и 29 мая 1873 года столица ханства, уже пережившая государственный переворот, была взята. 12 августа 1873 года хан подписал мирный договор, не оспаривая условий, навязанных Россией.

Хивинская экспедиция всецело способствовала укреплению привилегированного положения Бухары и росту внешнеполитического престижа ее суверена. На самом деле русские войска воздержались от вступления в священную Бухару, между тем Хива подверглась осаде. Хивинский хан Мухаммад Рахим Бахадур II бежал, его заменили братом – Ата Джаном. Затем генерал фон Кауфман вернул суверена и вновь посадил его на трон. Эмир Бухары подписал договор о дружбе с Россией и мог связываться напрямую с российскими властями. Между тем хану Хивы, признавшему себя «смиренным слугой императора всей России», приходилось подниматься по ступеням русской административной иерархии. Наконец он признал реальное ограничение своей власти, навязанное подобием конституции.

Униженный падением Ташкента, а также соглашениями 1868 года, Коканд тем не менее не смирился, что дало России желанный предлог для подчинения ханства раз и навсегда. Повышение налогов спровоцировало многочисленные волнения по всему ханству в 1873–1874 годах, и войска хана прибегли к жестоким репрессиям. Это не прекратило беспорядки, и в 1874 году беженцы из ханства стали искать убежища в Туркестанской губернии, в то время как население Узгена обратилось к генералу фон Кауфману с просьбой помочь в борьбе с их сувереном Худаяр-ханом.

Через несколько месяцев относительного спокойствия в июле 1875 года по соседству с Узгеном вновь вспыхнул мятеж под руководством Исхака Хасан-оглу, который взял имя Пулат-хан. Для подавления мятежников кокандский хан послал колонну войск под командованием одного из высокопоставленных представителей знати, Абдуррахмана Отобаши. Он перебежал 17 июля в Андижане к Пулат-хану и связал с ним судьбу. Это было началом распада власти. Повсюду войска, знать и местные предводители присоединялись к мятежу. Насреддин-бек, старший сын хана и правитель Андижана, перешел 19 июля на сторону мятежников. На следующий день к ним присоединился правитель Маргилана. В ночь на 21 июля дезертировал также младший сын хана Мухаммад Амин-бек во главе части ханских войск.

Присоединение к мятежу всех военных и местных властей быстро изменило характер повстанческого движения. Из народного восстания, направленного против жестокого и деспотичного суверена, мятеж превратился в сопротивление мусульманского населения под руководством правящей знати русским. Это было очевидное проявление воли народа сохранить Кокандское ханство с его структурой и обычаями. В течение нескольких недель мятеж превратился в священную войну.

В то время как всеми покинутый Худояр-хан бежал в Ташкент под защиту русских, к власти пришел его сын, Насреддин-бек. Он немедленно установил связь с Россией и 6 апреля был признан генералом фон Кауфманом сувереном. Однако, несмотря на это соглашение, война продолжалась. 9 августа войска мусульман осадили Коканд и попытались перекрыть дорогу на Ташкент. Русские решили, что этому пора положить конец, и фон Кауфман двинул войска в наступление на Коканд и захватил его 29 августа. 20 сентября Насреддин-беку навязали соглашение, положившее конец независимости ханства.

Однако Абдуррахман Отобаши продолжал сопротивление во главе многочисленных войск. 9 октября он овладел Кокандом. На освободившийся трон – поскольку Насреддин-бек бежал к русским, как прежде отец, – он посадил Пулат-хана. Затем мятежники осадили Маргилан и создали угрозу Намангану. Но 11 ноября произошло решающее сражение войск генерала М. Д. Скобелева с мятежниками при Балыкчи, и мятежники обратились в бегство. Через несколько дней Скобелев подверг обстрелу Андижан, заставив врагов отступить. После падения Андижана 9 января 1876 года мятежники сдались. Пулат-хан бежал в Уч-Курган, где его пленили 28 января солдаты Скобелева, и вскоре он был казнен в Маргилане. 19 февраля 1876 года Кокандское ханство было упразднено. Вместо него учредили Ферганскую губернию под управлением Скобелева.

Еще не закончились операции в Коканде, когда царские войска начали наступление на Туркменистан. Через день после подписания договора с Хивой английская пресса сообщала, что новое русское наступление представляет угрозу независимости Афганистана, и потребовала от России заверений по этому вопросу и вопросу о Туркменистане. Российские власти с готовностью подтвердили заверения, содержащиеся в Декларации от 19 января 1873 года по афганскому вопросу: «Россия повторяет, что Афганистан не входит в ее сферу влияния». Однако она проявляла больше сдержанности по туркменской проблеме, поскольку, как заявил Горчаков, это зависит от отношения туркменов, которые «очень агрессивны».

В 1873 году войска под командованием генерала Н. Н. Головачева атаковали туркменов рода Йомуд и заняли туркменские деревни Хорезмского оазиса. После упразднения независимой Хивы была создана Закаспийская военная зона с двумя центрами – Мангышлак и Красноводск, – которая вошла в сферу командования армии Кавказа. Из нее совершались военные походы на туркменскую территорию. В 1877 году русские заняли Кызыл-Арват, а в 1879 году атаковали Гёк-Тепе, где войска генерала Лазарева потерпели серьезное поражение от туркменов рода Текке. Последствия этого поражения были катастрофичны для царского престижа за пределами империи. Поэтому на следующий год генерал Скобелев, возглавивший новый военный поход с целью разрешить туркменскую проблему, получил от царя строгие инструкции. Предписывалось ни при каких обстоятельствах не отступать от намеченного плана, «ни шагу назад, ибо это было бы признаком нашей слабости для Европы и Азии. Это воодушевило бы наших врагов на более дерзкие действия и могло бы стоить России гораздо дороже, чем весь поход».

Армия генерала Скобелева насчитывала более 11 тыс. человек и около 100 пушек. Решающим эпизодом кампании явился захват крепости Гёк-Тепе 12 января 1881 года после длительной и кровопролитной осады, который лишил туркменов всякой возможности сопротивляться. Через три дня отряд под командой полковника А. Н. Куропаткина овладел Ашхабадом. Через несколько недель предводитель туркменских племен на захваченной территории сдался Скобелеву.

В течение трех лет Россия продолжала наступательные операции в Туркменистане на оазис Ахал-Текке, который вместе с Закаспийской военной зоной составил Закаспийскую область с центром в Ашхабаде. Ею ведало кавказское командование. Российские власти дали строжайшие указания Скобелеву не допускать передвижений войск за пределы оазиса на восток и не совершать угрожающих действий на границе с Персией. Столь велик был их страх перед возможной реакцией Англии или Персии. До 1884 года обстановка постоянно осложнялась из-за набегов на русскую зону туркменов Мары. В 1883 году в Мары был послан полковник Алиханов. Он убеждал племенных предводителей и известных граждан в необходимости подчинения российским властям ради собственных интересов. Такие усилия принесли плоды, ибо 1 января 1884 года была созвана ассамблея ведущих туркменских деятелей в Мары по вопросу присоединения к России. Оазис преобразовали в округ Мары.