В 1856 г. вновь завоеванные земли были объединены в Туркестанскую область, военным губернатором которой царь назначил генерала Черняева. Сразу после этого новоиспеченный губернатор двинул войска к Ташкенту, жителям которого оставалась последняя надежда -- помощь Бухары. Черняев разгромил кокандские войска у стен города и блокировал оросительную систему всего района. В Ташкент прибыл бухарский гарнизон, но это не могло что-либо изменить. Рано утром 15 июня российские войска пошли на приступ, и через 3 дня уличных боев город капитулировал.
Не давая противнику передышки Черняева двинулся навстречу бухарцам. В течение года русские захватили Ходжент и Джизак. Тогда бухарский эмир, стараясь выиграть время, вступил в переговоры. Однако, время работало против него. Туркестанская область была преобразована в Туркестанское генерал-губернаторство, а на смену Черняеву из Петербурга был прислан более решительный генерал фон Кауфман. Одним из первых его мероприятий на новом посту стало заключение договора с Кокандом, по которому ханство становилось протекторатом Российской империи.
Весной 1868 войска под командованием Кауфмана двинулись к Самарканду. Его войска с ходу формировали Зеравшан, разгромили бухарцев и взяли город. Спустя несколько недель состоялось генеральное на Зерабулакских высотах.
Следует отметить, что Бухара совершенно нереально оценивала опасность происходящего. Эмир выставил против регулярной российской армии солдат, вооруженных палками, приказав им не убивать слишком много русских, чтобы превратить пленных в рабов. Естественно, что это воинство разбежалось после первого артиллерийского залпа. Российские войска, апробируя новую систему игольчатого затвора у винтовки, убили 10 тысяч бухарцев, потеряв всего 63 человека.
В «Истории Русской армии» А. Керсновский писал: «2 мая 1868 года пехота генерала Головачева по грудь в воде перешла Зеравшан на глазах неприятельских полчищ, ударила на них в штыки, овладела высотами Чапан-Ата и обратила бухарцев в бегство…В бой пришлось идти сразу же по переходе реки. Солдаты набрали полные голенища воды, разуваться же и вытряхивать воду не было времени. Наши линейцы становились на руки, и товарищи трясли их за ноги. После этого сразу пошли в штыки на бухарцев. «Халатники» решили, что постигли секрет русской тактики, и месяц спустя при Зарабулаке, подойдя на ружейный выстрел, их первые ряды стали головой вниз, тогда как задние добросовестно стали трясти их за ноги».
Эмир признал поражение и передал свое ханство под протекторат России. Бухара лишалась значительной части своих плодородных земель и обязалась выплатить в качестве контрибуции полмиллиона рублей золотом. Однако, сразу после победы на Зерабулакских высотах Кауфман должен был срочно разворачивать войска назад и спешить на помощь гарнизону, запертому в цитадели осажденной восставшими жителями Самарканда. Подоспевшая армия перебила восставших и предала огню мятежный город.
Теперь в Центральной Азии оставалось только одно независимое государство – защищенное непроходимыми песками Хивинское ханство. Но, весной 1873 г. войска Туркестанского, Оренбургского и Кавказского военных округов, преодолев пустыню, с двух сторон вошли в ханство. 10 тысяч российских солдат окружили Хиву и принудили хана капитулировать. В городе было создано правительство из русских чиновников, взявших под свой контроль управление новым российским протекторатом. На ханство была наложена контрибуция 220 тысяч рублей золотом. Все земли по правому берегу Аму-Дарьи отходили к России. Перед возвращением в Ташкент войска Кауфмана провели карательную экспедицию против туркменского племени йомудов, почти полностью уничтожили его, а оставшихся в живых заставили их принять российское подданство.
