Но вернемся к наступлению русских войск. В апреле – мае 1853 г. граф Перовский выступил из Оренбурга в поход на самую крупную крепость Кокандского ханства Ак-Мечеть. В его отряде было около пяти тысяч человек, в том числе пятьсот конных башкир. В отряде имелось 36 орудий и ракетная команда. Перевозочные средства состояли из 2038 верблюдов, 228 волов и 494 подвод.
2 июля 1853 г. русские войска подошли к Ак-Мечети, а через три дня к крепости по Сырдарье пришел пароход «Перовский». С 5 июля начался обстрел крепости. Огонь вели одна 12-фунтовая и две 6-фунтовые пушки, два полупудовых и четыре 10-фунтовых единорога, пять полупудовых мортир и ракетная команда.
28 июля под стенами крепости были взорваны два фугаса, в образовавшийся пролом в 40 саженей (85 м) хлынула русская пехота. В ходе штурма русские потеряли убитыми и ранеными 11 офицеров и 164 нижних чина, а кокандский гарнизон был почти полностью уничтожен. В плен попало только 74 человек, 35 из которых были ранены.
5 августа основные силы графа Перовского ушли, а в Ак-Мечети (позже переименованной в форт Перовский) остались две роты пехоты и две с половиной сотни казаков при семнадцати орудиях и нескольких ракетных станках.
Форт Перовский стал главным опорным пунктом новоучрежденной оборонительной Сырдарьинской линии, которая стала как бы авангардом Оренбургской линии и связывалась с ней кордоном укреплений от Аральского моря до нижнего течения Урала (защищавшим киргизскую степь от туркмен пустыни Усть-Урт).
В 1856 г. основной задачей русского правительства стало соединение Сырдарьинской и Сибирской линий. На одном из этих направлений имелось 11 оренбургских линейных батальонов, уральских и оренбургских казаков, а на другом – 12 западносибирских линейных батальонов и казаков Сибирского войска. Эти небольшие силы были разбросаны на двух громадных фронтах, общим протяжением свыше 3,5 тысяч верст.
В конце лета 1860 г. кокандский хан собрал 22-тысячное войско для того, чтобы уничтожить город Верный, поднять на русских киргизскую степь и разгромить все русские поселки Семиречья. Положение для русских сложилось угрожающее. Подполковник Колпаковский двинулся из Верного навстречу хану с тысячей человек при восьми орудиях. В трехдневном сражении на реке Кара-Костек (Узун-Агач) кокандцы были наголову разбиты. Одновременно отряд полковника Циммермана разорил кокандские крепости Такмак и Пишпек. В 1862 г. Колпаковский взял крепость Мерке и утвердился в Пишпеке. Россия стала твердой ногой в Семиречье.
Александр II в 1863 г. приказал завершить соединение Сибирской и Сыр-Дарьинской оборонительных линий. Весной 1864 г. навстречу друг другу выступило два отряда: от Верного – полковник Черняяев с полуторатысячным отрядом при четырех орудиях, а от Перовска – полковник Веревкин с 1200 человеками и десятью орудиями.
Пройдя Пишпек, Черняев 4 июня взял штурмом крепость Аулие-Ата. В июле его отряд подошел к Чимкенту, где 22 июля вступил в бой с 25 тысячами кокандцев и разбил их. А Веревкин тем временем 12 июля занял крепость Туркестан и выслал летучий отряд для связи с Ченяевым. Черняев считал свои силы недостаточными (7 рот, 6 сотен и 4 пушки) для штурма сильно укрепленного Чимкента, и отступил в крепость Туркестан, где соединился с Веревкиным. Оба отряда поступили под общее командование только что произведенного в генералы Черняева и, отдохнув, в середине сентября направились к Чимкенту.
22 сентября 1864 г. русский отряд численностью в тысячу человек при 9 орудиях штурмом овладел Чимкентом и обратил в бегство десятитысячную кокандскую армию. Черняев овладел крепостью, переведя свои роты через ров поодиночке по водопроводной трубе. В ходе штурма русские потеряли убитыми и ранеными 47 человек. В крепости русский отряд захватил трофеи: 4 знамени, 31 орудие, много другого оружия и разных военных принадлежностей.
Кокандское войско бежало в Ташкент. Генерал Черняев решил немедленно использовать свое моральное преимущество после чимкентской победы и двинуться на Ташкент. 27 сентября русский отряд подошел к сильно укрепленному Ташкенту и 1 октября штурмовал его, но был отбит и отступил в Туркестанский лагерь. Кокандцы решили взять реванш и, собрав около 12 тысяч головорезов, в декабре 1864 г. предприняли попытку напасть на крепость Туркестан. Но в трехдневном бою (с 4 по 6 декабря) у Икан кокандское воинство было остановлено сотней 2-го Уральского полка есаула Серова.
Весной 1865 г. по высочайшему повелению была учреждена Туркестанская область, а генерал Черняев назначен ее военным губернатором. С отрядом в 1800 человек при двенадцати орудиях он выступил под Ташкент и 9 мая под его стенами разбил кокандское войско. Жители Ташкента отдались под власть бухарского эмира, выславшего туда свои войска. Решив опередить бухарцев, Черняев поспешил со штурмом и на рассвете 17 июля овладел Ташкентом. В Ташкенте, защищаемом тридцатитысячным войском, русские взяли 16 знамен и 63 орудия, потеряв 123 человека. Занятие Ташкента окончательно упрочило положение России в Средней Азии.