Завоевания Сельджукидов продолжались и при Алп-Арслане, втором султане государства Сельджукидов (1063 – 1072), – племяннике Тогрыла-бека I и сыне Чагры-бека. При нем в состав государства вошли весь Иран, Ирак и Закавказье (Армения, Азербайджан и Восточная Грузия), а также значительная часть Малой Азии. С 1064 года первые тюркские отряды начали проникать и в Сирию. Первоначально они действовали в качестве союзников или вспомогательных войск соперничавших между собой местных бедуинских эмиров. В 1071 году фатимидский военачальник Бадр аль-Джамали, в то время правитель Акры, пригласил одного из тюркских предводителей, некоего Атсыза, для того, чтобы он воспрепятствовал набегам на его владения в Сирии бесчинствовавших бедуинских племен. Однако Атсыз решил действовать в своих интересах и захватил всю Палестину с Иерусалимом. А когда обеспокоенные его притязаниями Фатимиды предприняли попытку отобрать у него захваченные земли, Алп-Арслан, желавший воспрепятствовать фатимидскому проникновению в Сирию, объявил шиитско-исмаилитской династии Фатимидов «священную войну» и в свою очередь вторгся с войском в страну. Он без большого труда занял Алеппо, но вынужден был прекратить дальнейшее наступление и двинуть свое войско на северо-восток, дабы отвратить угрозу от своих тылов со стороны византийского императора Романа Диогена. С уходом войска Алп-Арслана Атсыз продолжал в Сирии свои завоевания. В 1076 году он овладел Дамаском, а в следующем году сделал попытку вторгнуться в Египет, но был отброшен Бадром аль-Джамали. Опасаясь наступления фатимидского войска, Атсыз обратился за помощью к новому султану Великих Сельджуков, сыну Алп-Арслана – Малик-Шаху (1072 –1092). Малик-Шах охотно откликнулся на призыв и отправил в помощь Атсызу большой отряд во главе со своим братом Тутушем, разрешив тому стать эмиром земель, которые он сумеет захватить. В результате почти вся Сирия, управляемая Тутушем из Дамаска, перешла в руки сельджуков, а под фатимидским контролем осталась лишь узкая прибрежная полоса с Акрой и Тиром. В 1095 году Тутуш погиб в борьбе за пост главы сельджукского султаната, и его владения поделили тюркские эмиры.
На территорию Византии тюрки стали проникать еще при Махмуде Газневи. Алп-Арслан решил поддержать движение тюрков-огузов на Запад. Покинув Сирию, он быстро перегруппировал свои отряды и направил их к византийской границе. В 1071 году состоялось грандиозное сражение при Манзикерте. Армия Романа Диогена потерпела поражение, а сам византийский император попал в плен.
В результате византийские пограничные укрепления были прорваны, и тюрки непрерывным потоком устремились в Малую Азию, заселяя Анатолию и превращая обширные захваченные районы в пастбища.
Сельджукские завоевания осуществлялись тюркскими племенами, составлявшими во время прихода династии к власти ее главную опору и мечтавшими лишь о расширении районов кочевого земледелия. Это создавало трудности для возникающей империи, чье экономическое положение зависело от процветания оседлого земледелия, а в городах – ремесла и торговли. Поэтому, когда власть династии Сельджукидов укрепилась, они стали рассматривать кочевников как серьезную угрозу для стабильности создаваемого ими государства. Учитывая это, Алп-Арслан, под предлогом необходимости защиты границ, приказал переселить большую часть обеспечивших приход династии к власти кочевников в окраинные районы. Этим актом он как бы окончательно порывал с традициями тюрок-завоевателей и превращал государственное образование в могущественную империю.
Победа Сельджуков при Манзикерте открыла путь тюркизации Малой Азии. Лидерство среди вторгнувшихся в Анатолию тюрок захватил один из эмиров – Сулайман (1077 –1086). В результате на территории Анатолии образовалось фактически независимое государство Сельджуков Рума, то есть области, некогда входившей в состав Римской империи. Подобно главе Великого Сельджукского государства, Сулайман также присвоил себе титул «султан». Сперва он основал свою столицу в Изнике (византийская Никея), подальше от владений Великих Сельджуков на востоке, а после утраты города в войне с Византией перенес столицу в Конью. Так кроме Великого Сельджукского султаната в Анатолии образовалось еще одно тюркское государство.