Многочисленны на территории С. А. памятники энеолита
и бронзового века (Анау, Геоксюр, Намазга-Тепе и др.). В 6—5-м тыс. до н. э. возникают первые поселения городского типа (Алтын-Тепе). К 1-му тыс. до н. э. относится складывание народов: хорезмийцев, дахов, массагетов. С разложением первобытнообщинного строя в С. А. возникли в конце 2 — начале 1-го тыс. до н. э. рабовладельческие государства Бактрия, Согд, Хорезм. В середине 6 в. до н. э. большая часть С. А. была завоёвана персидским царём Киром II и вошла в состав государства Ахеменидов. В 329—327 до н. э. С. А. покорена войсками Александра Македонского, после смерти которого вошла в состав государства Селевкидов. В середине 3 в. до н. э. в западной части С. А. образовалось Парфянское царство, а на территории Бактрии и Согдианы — Греко-Бактрийское царство, которое погибло под натиском племён массагетов и тохаров. Во 2—1 вв. до н. э. в С. А. возник ряд рабовладельческих государств (на С.-В. — Кангюй, в ферганской долине — Давань). Наивысшего расцвета рабовладельческая культура С. А. достигла в 1—4 вв. н. э., в эпоху Кушанского царства, образовавшегося в южных областях С. А. После распада Парфянского царства в 1-й половине 3 в. н. э. западные области С. А. попали под власть Иранских шахов (см. Сасаниды). В 4—5 вв. в Бактрии и Согдиане образовалось государство эфталитов, павшее под ударами кочевых тюркских племён из Семиречья, после чего его территория вошла в Тюркский каганат. В 4—8 вв. в С. А. происходит кризис рабовладельческой системы и начинают складываться феодальные отношения.
В 8 в. С. А. была завоёвана арабами и попала под власть Халифата
. Земледельческое население было обложено тяжелым налогом и подушной податью, введены обременительные натуральные повинности. Арабское господство вызвало многочисленные восстания. Восстание 776—785 под предводительством Муканны охватило весь Мавераннахр. В 9 в. С. А. фактически отделилась от Халифата и на её и соседних территориях образовались государство тахиридов и Саманидов государство. В конце 10 в. восточная часть С. А. вошла в Караханидов государство, а земли к Ю. от Амударьи — в состав государства Газневидов. В начальник 12 в. С. А. попала под власть каракитаев. Со 2-й половины 12 в. усиливается политическое значение Хорезма, Хорезмшаху Мухаммеду II Ала-ад-дину удалось полностью вытеснить каракитаев из Мавераннахра и Южного Казахстана, В 9—12 вв. шёл процесс формирования узбекской, туркменской, таджикской и др. народностей С. А. Происходит окончательное утверждение феодальных отношений. Значительного расцвета достигает культура. Самарканд, Бухара, Ургенч, Мерв становятся экономическими, культурными и религиозными центрами мусульманского мира. Наука и культура были представлены именами выдающихся деятелей — Абу Али Ибн Сины (Авиценны), Бируни, Фараби, Рудаки, Дакики, Наршахи, Насира Хосрова и многих др. Завоевание С. А. монголо-татарами, начавшееся в 1219, принесло неисчислимые бедствия народам. Установилась жестокая система эксплуатации покорённых народов, способствовавшая закреплению отсталых форм феодальных отношений. Местное население подвергалось двойному гнёту — со стороны завоевателей и местных феодалов. Вновь усилилось рабство. Происходили частые восстания против монголо-татарских захватчиков (наиболее крупные — под руководством Тараби и сербедаров). К концу 14 в. С. А. была объединена под властью Тимура. При нём и его преемниках (см. Тимуриды) феодальные отношения в С. А. достигли высшей ступени развития; феодалы-землевладельцы получили право налогового и судебно-административного иммунитета. Осуществлялась широкая программа строительства, основанная на жесточайшей эксплуатации трудящихся и ограблении завоёванных территорий; развивались ремёсла. Литература того времени была представлена именами Навои и Джами. Выдающимся учёным был правитель Самарканда Улугбек.