В начале 16 в. кочевые узбекские племена свергли власть Тимуридов, образовалось Шейбанидов государство
, которое после перенесения в 1557 столицы при Абдулла-хане II из Самарканда в Бухару стало называться Бухарским ханством. На землях бывшего Хорезма образовалось Хивинское ханство. В 17—18 вв. усиливается феодальная раздробленность. Почти не прекращающиеся войны между Бухарским и Хивинским ханствами приняли особенный размах во 2-й половине 17 в. Это привело к ослаблению обоих государств, подрыву их экономики и торговли, разорению крестьян и ремесленников. Феодальные отношения приобрели консервативный характер. Уровень социально-экономического развития народов С. А. был неодинаков. Наряду с натуральным хозяйством было широко развито и товарное. Хотя часть населения занималась примитивным земледелием и скотоводством, во многих районах С. А. большого развития достигло земледелие, основанное на искусственном орошении. Земли в ханствах делились на государственные, частновладельческие и вакуфные земли мусульманского духовенства (см. Вакф). Государственные земли находились в пользовании крестьян, которые отдавали ханам до 40—50% урожая. Широко распространились различные формы закабаления трудящихся путём издольщины и ссуд; тяжёлым был налоговый гнёт. Ещё в середине 19 в. в С. А. открыто существовали рабство и работорговля. Искусство и литература развивались замедленно. Ярко выделялось творчество Махтумкули, выражавшего интересы народных масс, боровшихся со своими угнетателями. В 40-х гг. 18 в. С. А. подверглась нашествию иранских войск Надир-шаха
, после его смерти и распада его державы в Бухаре утвердилась династия эмиров Мангыт, правившая до 1920. Кроме Бухарского эмирата, Кокандского ханства, возникшего в начале 18 в., и Хивинского ханства, в С. А. существовал целый ряд независимых феодальных владений, постоянно враждовавших между собой. К середине 19 в. в ханствах наметилось общественное разделение труда между с.-х. районами, производившими пшеницу, хлопок, рис, просо и др. культуры, районами, где разводили крупный рогатый скот, овец, лошадей, и торгово-ремесленными городами Бухарой, Гиссаром, Кокандом, Ура-Тюбе, производившими шёлковые и хлопчатобумажные ткани, оружие. Вмешательство феодалов в деятельность ремесленников и купцов тормозило возникновение капиталистических форм производства. В 16—17 вв. начали устанавливаться торговые и дипломатические связи С. А. с Россией, которые особенно усилились в 1-й половине 19 в. В середине 19 в. ввоз в С. А. составлял 15 млн. руб., а вывоз свыше 10 млн. руб. До 25% всего вывоза составляла хлопковая пряжа (в 1862 из С. А. была вывезена 341 тыс. пудов хлопка), ввозились готовые изделия и металл. С. А. становится объектом соперничества Великобритании и России в борьбе за рынки сбыта и источники дешёвого сырья. Активное наступление России на С. А. относится к 60-м гг. 19 в. В 1865—1866 было завоёвано Кокандское ханство. В 1866 начались военные действия против Бухарского эмирата. В 1867 для управления присоединёнными к Российской империи территориями Кокандского ханства и Бухарского эмирата было учреждено Туркестанское генерал-губернаторство, в 1868 эмир бухарский признал царский протекторат. В 1873 русские войска генерала К. П. Кауфмана овладели Хивой. По Гандемианскому договору 1873 хивинский хан признал себя вассалом России. Продвижение России в С. А. вызвало обострение её отношений с Великобританией. В 1873 было достигнуто англо-русское соглашение, по которому Великобритания предоставляла Хивинское ханство «попечению России». В 1876 было упразднено Кокандское ханство. В результате Ахалтекинских экспедиций в 1880—81 была завоёвана Туркмения. К 1885 в состав России добровольно вошли Атрек, Теджен, Мерв и Пендинский оазис. В 1885 было заключено соглашение с Великобританией об установлении русско-афганской границы. В 1895 за Российской империей был закреплен Памир.