Mâverâünnehir, Sâmânîler devrinde en parlak dönemlerinden birini yaşadı. Başta Buhara ve Semerkant olmak üzere bölgede önemli bir ekonomik, kültürel ve ilmî gelişme meydana geldi. Mâverâünnehir’de yetişen pek çok âlim ve sanatçı İslâm dünyasında bilim, kültür, felsefe ve sanatın gelişmesine ciddi katkılarda bulundu. Muhaddis Buhârî ve Dârimî, müfessir Dahhâk b. Müzâhim, kelâmcı Mâtürîdî, fakih Ebü’l-Leys es-Semerkandî bunlardan sadece birkaçıdır. Bölgede II. (VIII.) yüzyılda başlayan ilmî faaliyetler Sâmânîler döneminde doruk noktasına ulaştı. Mâverâünnehir bu devirde iktisadî açıdan da büyük gelişme gösterdi, halkın refah düzeyi yükseldi. Rusya, Polonya ve İskandinavya’da bulunan çok sayıda gümüş Sâmânî definesi, Mâverâünnehir’in bu dönemde adı geçen yerlerle canlı ticarî ilişkilere sahip bulunduğunu göstermektedir (Frye, s. 72). Ayrıca bu devirde İslâmiyet bölgenin doğusunda ve kuzeyindeki steplere yayıldı. İbn Havkal ve İstahrî gibi IV. (X.) yüzyıl coğrafyacıları, yaşadıkları dönemde İslâm ülkeleri içinde Mâverâünnehir kadar gayri müslimlerle cihad yapan başka bir bölge bulunmadığını, sınırlarının dârülharbe yakın olduğunu ve bütün topraklarının cihad sahası (dârülcihad) sayıldığını belirtirler. Soğdlular’ın ve Türkler’in uzun süren direnmeleri sonucunda İslâmiyet’i benimsemeleriyle Müslümanlık bütün Orta Asya’ya yayılma imkânı buldu. Böylece Mâverâünnehir, Türkler’le müslümanları yüz yüze getiren ve Türk-İslâm tarihinin seyrini değiştiren önemli bir coğrafya parçası oldu.
Bölgenin Türkleşme süreci 9. yüzyılın son çeyreğindeki yoğun Oğuz göçleriyle başladı. Etnik yapının Türkler lehine değişimi, Karluk ve Halaçlar gibi diğer Türk boylarının bölgeye göçleriyle daha da güçlendi. Karahanlı hâkimiyeti Mâverâünnehir’in Türkleşme sürecindeki nihaî safhanın başlangıcı oldu. Horasan Valisi Ebû Ali es-Simcûrî, Sâmânî Hükümdarı Nûh b. Mansûr ile aralarında çıkan anlaşmazlığı çözemeyince Karahanlı Hükümdarı Hârun Buğra Han’dan yardım istedi. Buğra Han Sâmânîler’e son verdiği takdirde Horasan Ebû Ali’nin olacak, Mâverâünnehir ise Karahanlı hâkimiyetine bırakılacaktı. Buğra Han, Sâmânîler’e karşı verdiği başarılı mücadelelerden sonra Semerkant ve Sâmânî başşehri Buhara’yı bir süre için ele geçirdi (382/992). Halefi İlig Han Nasr b. Ali 389’da (999) Buhara’yı tekrar zaptederek Sâmânîler’e son verdi. İlig Han’ın Gazneliler’in idaresindeki Horasan’a hâkim olma isteği başarısızlığa uğramakla birlikte Karahanlı hâkimiyeti Mâverâünnehir’e sağlam bir şekilde yerleşti. Sâmânîler, sınırlarını Türk akınlarına ve özellikle Karahanlılar’a karşı korumaları için Buhara civarındaki Nûr kasabasını ve çevresini Selçuklular’a otlak olarak verdiler (375/985). Selçuk Bey’in 397 (1007) yılı civarında vefatı üzerine Cend şehrinden ayrılarak Mâverâünnehir’e göç eden Selçuklu hânedanı mensupları burada Sâmânîler’i destekleyince Karahanlılar’ın saldırılarına mâruz kaldılar. Mâverâünnehir’e hâkimiyet için mücadele eden Karahanlılar ve Gazneliler Selçuklular’ın bölgeye inmesinden rahatsız oldular. Selçuklular daha sonra Mâverâünnehir’den ayrılıp Hârizm’e göç ettiler. Sultan Alparslan, muhtemelen Karahanlılar’ı ortadan kaldırmak için 200.000 kişilik bir orduyla Mâverâünnehir üzerine yürüdü, ancak bir suikast neticesinde öldürülünce sefer başarısızlığa uğradı (1072). 4801087 yılınınyılı Nisan ayının ilk günlerinde (Nisan 1087) Mâverâünnehir’e bir sefer düzenleyen Sultan Melikşah geçtiği yerlerdeki bütün kale ve şehirleri ele geçirdi. Buhara’yı zaptedip Karahanlı Hükümdarı Ahmed Han’ı esir aldı ve İsfahan’a götürdü. Sultan Melikşah, Çiğiller’in Semerkant’ta çıkardığı isyan üzerine aynı yılın sonlarında Mâverâünnehir’e ikinci bir sefer yaptı ve Emîr Üner’i Semerkant’a vali tayin etti (480/1087). Sultan Berkyaruk, Arslan Argun’un Horasan’da başlattığı isyanı bastırdıktan sonra Belh’te yaklaşık yedi ay kaldı ve Mâverâünnehir’deki işleri düzene koyup adına hutbe okuttu (1097). Sultan Berkyaruk, Karahanlılar’dan Kılıç Tamgaç Han’ın (Mes‘ûd b. Muhammed) ölümünün ardından üç Batı Karahanlı hükümdarını bizzat tayin edip Mâverâünnehir’i kontrol altında tuttu. Horasan meliki Sencer de Karahanlı Hükümdarı Kadır Han Cibrâîl b. Ömer’in kendi topraklarını istilâya kalkışması üzerine sefere çıkıp onu esir aldı ve öldürttü. Sencer bu zaferden sonra Mâverâünnehir’i yeniden teşkilâtlandırdı. Muhammed b. Süleyman’ı Arslan Han unvanıyla Batı Karahanlı hükümdarı tayin edip kendine tâbi kıldı (1102).
536 (1141-42) yılında Katvân savaşında Sultan Sencer putperest Karahıtaylar’a mağlûp olunca Karahıtaylar Mâverâünnehir’i ele geçirdiler. Karahıtaylar’ın ardından bölge Alâeddin Muhammed Tekiş döneminde Hârizmşahlar’ın idaresine girdi (1210). Ancak kısa süre sonra Mâverâünnehir’e giren Moğollar bölgedeki şehirleri tahrip edip halkını katlettiler (1219-1220).
Bölge Moğolların HarzemşahlarHarizmşahlar'ı istilası sırasında 1219 yılında Cengiz Han tarafından ele geçirildi. Cengiz Han ölümünden sonra Batı Orta Asya'yı ikinci oğlu Çağatay'a verdi ve Çağatay Hanlığı kuruldu. 1369 yılında Barlas boyundan Timurlenk bölgeyi ele geçirdi ve Semerkand Timur İmparatorluğunun başkenti oldu. 14. yüzyılın ortalarından itibaren bölge zenginleşerek büyüdü.
