Ожидание выручки снова подняло дух гарнизона, в ряды защитников которого стали все больные и раненые; но уже 4 июля неприятель, сделав пролом в стене, ворвался в крепость, хотя был выбит.
В первые же два дня гарнизон потерял до 150 человек, но, несмотря на это, майор Штемпель твердо решил не сдаваться, а в случае захвата крепостных стен запереться в ханском дворце. Для поддержания духа гарнизона он постоянно производил вылазки, поджигая ближайшие дома, которыми прикрывались шахрисабзцы. Уже на пятый день положение осажденных сделалось отчаянным: мясо было съедено, люди не спали пятые сутки, а в воде ощущался крайний недостаток. Сделав вылазку под командой полковника Назарова, защитники города получили несколько баранов и немного воды.
Наконец 7 июля, когда, казалось, сдача города была уже неминуемой, пришло известие о приближении отряда Кауфмана к Самарканду, а на другой день утром шахрисабзцы быстро отступили от крепости. Таким образом, горстка русских отстояла Самарканд, отбив до 40 приступов и потеряв в боях четвертую часть своего состава. В числе особо отличившихся были известные впоследствии художники Верещагин и Каразин, в то время служившие офицерами в туркестанских батальонах.
28 июля с бухарским эмиром был заключен мирный договор, по которому все земли до Зерабулака отошли к России, но и после этого военные действия еще не окончились; восстание наследника бухарского престола Катта-Тюры и необходимость наказать шахрисабзцев за нападение на Самарканд понудило отправить отряд генерала Абрамова для подавления разгоравшегося восстания. Разбив вначале скопища Катта-Тюры под городом Карши, а затем, в следующем году, выдержав жестокий бой с шахрисабзцами у Кули-Калянских озер, Абрамов взял города Шахрисабз и Китаб и низложил мятежных беков, бежавших в Коканд.
Этими последними военными действиями русских войск было закончено завоевание Бухарского ханства. Со смертью эмира Музафера-хана Бухара окончательно успокоилась, и в 1879 г. был заключен новый договор о дружбе, по которому Бухарское ханство было включено в русские границы с признанием им протектората России.
Покорение Хивинского ханства.
После занятия русскими войсками левого берега Сырдарьи, на котором был устроен целый ряд наших укреплений, хивинский хан, все еще верящий в силу своих войск и подстрекаемый духовенством, вновь открыл военные действия против русских. Шайки хивинцев-туркмен и киргизов стали переходить Сырдарью и нападать на кочевья киргизов, числившихся русскими подданными; грабя и отбивая у них скот, они создали невозможное для мирной жизни положение.Постоянно сея смуту и подстрекая русских подданных киргизов к восстанию против России, хивинцы наконец достигли своей цели: среди киргизов Оренбургского края возникли крупные волнения и беспорядки.
К концу 1873 г. грабежи следовавших из Оренбурга в Персию и другие азиатские государства караванов хивинскими туркменами наводили ужас на купцов, а набеги на русскую линию и увод пленных приняли массовый характер. Чтобы положить предел этому, Туркестанский генерал-губернатор обратился к хивинскому хану с письменным требованием возвратить всех русских пленников, запретить своим подданным вмешиваться в дела наших киргизов и заключить торговый договор с Россией.
Предложения не были приняты, хан даже не ответил на письмо генерала Кауфмана, а набеги хивинцев настолько участились, что им стали подвергаться даже русские почтовые станции. Вследствие такого положения весной 1873 г. русские войска выступили в поход против Хивы одновременно из четырех пунктов в составе особо сформированных отрядов:
1) Туркестанского (генерал Кауфман) — 22 роты, 18 сотен и 18 орудий — из Ташкента;
2) Оренбургского (генерал Веревкин) — 15 рот, восемь сотен и восемь орудий — из Оренбурга;
3) Мангышлакского (полковник Ломакин) — 12 рот, восемь сотен и восемь орудий;
4) Красноводского (полковник Маркозов) — восемь рот, шесть сотен, 10 орудий — из Красноводска.
Хивинский поход 1873 г. Переход Туркестанского отряда через пески Адам-Крылган.
Кроме того, действующим против Хивы войскам была придана Аральская флотилия, состоявшая из пароходов «Самарканд», «Перовский» и трех баржей.
Общее руководство было возложено на генерал-адъютанта фон Кауфмана.
Тяжелый поход предстоял войскам по необозримым пустыням, где изредка встречались колодцы с горько-соленой водой. Сыпучие барханы, знойные ветры и палящая жара были союзниками хивинцев, владения которых отделялись тысячеверстным пространством безлюдных, мертвых пустынь, расстилавшихся до самой Хивы; невдалеке от нее все отряды должны были соединиться и одновременно подступить к хивинской столице.