В начале первой пятилетки в 1928 году происходило дальнейшее увеличение площади земель под хлопок и постепенное уменьшение земель под другие культуры. Восстановление системы орошения и ликвидация последствий Гражданской войны сменились потрясениями, связанными с коллективизацией частных земель. Кампания достигла пика в Узбекистане в 1930–1931 годах и продлилась до 1933–1934 годов.
В период коллективизации урожай на единицу посевной площади всех культур значительно уменьшился. В 1928 году средний урожай хлопка в Узбекистане упал до 829 фунтов на акр (9,4 центнера на гектар) в сравнении со средним урожаем для Средней Азии в 1914 году в 1070 фунтов на акр (80 пудов на десятину). В 1929 году средний урожай поднялся до 935 фунтов на акр (10,6 центнера на гектар), но к 1934 году снова упал до 697 фунтов на акр (7,9 центнера на гектар). Это падение продуктивности можно объяснить беспорядками и разочарованием, сопровождавшими коллективизацию в сельской местности. Хотя орошаемая площадь земель Узбекистана на начальном этапе коллективизации постоянно увеличивалась, к 1933 и 1934 годам стали появляться признаки ухудшения ситуации. В 1933 году площадь земель, отведенных под хлопок, достигла в целом 2,4 млн акров (989 тыс. гектаров) в сравнении с 1,06 млн акров (425 тыс. гектаров) в 1913 году. Общий урожай приблизился к 817 тыс. метрических тонн. Однако, хотя хлопковые поля в 1934 году увеличились до 2,3 млн акров (933 тыс. гектаров), урожай упал до 738 тыс. метрических тонн в этот период самых низких отдач с гектара.
Падение производства хлопка советской властью не приветствовалось. Она стремилась навсегда освободить Советский Союз от импорта хлопка. В 1927–1928 годах СССР все еще удовлетворял около 41 % своих потребностей в хлопке ввозом из-за рубежа, но к 1929–1930 годам доля такого хлопка снизилась до 19,3 %. К началу же выполнения второй пятилетки в 1933 году лишь 2,6 % потребностей хлопка страны удовлетворялось за счет импорта.
Чтобы преодолеть падение производства хлопка в 1934 году, советские власти начали кампанию по увеличению продуктивности на акр, внося больше химических удобрений и используя для посадок семена лучшего качества. На засеянных в 1935 году хлопком полях в 2,3 млн акров (932 900 гектаров) его урожай достиг 1 082 800 метрических тонн. Увеличение связано со средней продуктивностью 1032 фунта с акра (11,7 центнера с гектара), что являлось нормой в 1914 году. Тем не менее поворот к росту был достигнут, и к 1937 году площадь земель под хлопок в Узбекистане составила в целом 2,4 млн акров (946 тыс. гектаров) со средней продуктивностью в 1420 фунтов на акр (16,1 центнера на гектар). Цифра урожая составила 1 527 900 метрических тонн. В 1937 году в Узбекистан ввезли 569 тыс. метрических тонн химических удобрений в сравнении с 65 тыс. тонн в 1932 году. В Ферганской и Хивинской областях были созданы два крупных селекционных центра и небольшие центры по всей республике.
Хотя советские авторы утверждают, что земли под зерно в Узбекистане увеличивались в течение 1930-х годов, нет сомнений, что монокультура хлопка получала большую поддержку, чем прежде. Это вело к существенному сокращению посевов многих традиционных культур, таких как люцерна, бобовые и масличные культуры. Пострадали не только эти культуры, на многих территориях были выкорчеваны садовые и шелковичные рощи, распаханы виноградники, чтобы посеять хлопок. Дальнейшего увеличения производства хлопка было трудно достигнуть, несмотря на широкое применение удобрений и улучшение селекции, потому что технология выращивания хлопка с дореволюционного времени мало изменилась, а механизация практически отсутствовала.
Непосредственно перед Второй мировой войной урожай хлопка составлял 1 582 200 метрических тонн, а продуктивность в 1939 году выросла в среднем до 1517 фунтов на акр (17,2 центнера на гектар). Производство снова выросло в 1941 году, но потом постоянно падало. Отвлекая рабочую силу и материалы в другие секторы экономики, советская бюрократия не могла во время войны предотвратить сокращение земельной площади под хлопок с 2,3 млн акров (924 тыс. гектаров) в 1940 году до 1,8 млн акров (720 тыс. гектаров) в 1943-м. Урожай за тот же период уменьшился с 1 648 800 метрических тонн до 826 тыс. метрических тонн. Продуктивность упала до нижнего уровня – всего лишь 626 фунтов на акр (7,1 центнера на гектар). Спад в производстве хлопка в военное время можно частично отнести к определенной дезорганизации аграрного сектора, но он был вызван также возвращением к посевам крайне необходимых продовольственных культур. В республиках Средней Азии площади под зерно увеличились с 1940 по 1942 год на 20 %, увеличение урожая озимых было особенно важно. Площади под сахарную свеклу и масличные культуры также увеличились, земли под овощи и картофель также расширились на 32 %.