В Бухаре положение эмира было нестабильным, и духовенство, порицавшее его за медлительность, угрожало ему принудительным отречением от престола в пользу старшего сына. В апреле 1868 года духовенство провозгласило священную войну (газават), и эмиру пришлось выступить маршем на Зеравшан. Поощренный царским правительством, фон Кауфман потребовал от эмира покинуть берега Зеравшана и, получив отказ, начал 1 мая 1868 года атаку. Войска эмира отступили, и он овладел Самаркандом почти без единого выстрела. Преследуя войска Бухары, армия фон Кауфмана заняла 16 мая Катта-Курган. Поражение при Зирабулаке войск эмира 2 июня открыло русским дорогу на Бухару. Но генерал фон Кауфман был вынужден прекратить преследование, поскольку народное восстание заставило его вернуться в Самарканд на выручку гарнизона. Во всяком случае, эмир, замученный внутренними проблемами и не способный опереться на ослабевшую армию, не смог спасти свой трон.
Мирный договор, подписанный 30 июня 1868 года, закрепил за Россией все завоеванные территории: Ходжент, Ура-Тюбе, Джизак, Катта-Курган и особенно Самарканд, который расположен в истоках реки Зеравшан (снабжающей Бухару водой). Наконец Россия получила все коммерческие преимущества. Бухара попала под российский сюзеренитет. Вопрос об организационной деятельности на покоренных территориях породил те же проблемы, что и в Ташкенте тремя годами ранее. Из этих территорий был образован Зеравшанский округ, а в 1872 году его присоединили к империи.
Вскоре после подписания договора в зависимом эмирате началась вооруженная борьба. Восточные горные районы Бухарского ханства находились в состоянии постоянного мятежа. Вначале мятежи были направлены как против власти эмира, так и против внешних захватчиков. Эмир попросил у русских помощи в борьбе с мятежниками, которыми руководили Абдул Малик-хан, Джурабек и Бабабек. Эмира, смиренно стоявшего в стороне, когда войска Абрамова атаковали мятежников, вознаградили за благоразумие договором 1873 года, поставившим под его контроль те восточные районы Бухарского ханства, которые постоянно бросали вызов его власти.
Хива и Коканд
Покорив Бухару и Коканд, русские не позволили сохраниться последнему из ханств. Положение было нетерпимо, тем более что хан Хивы также пытался играть ведущую роль в регионе как через свои контакты с Индией, так и пользуясь поддержкой восставших казахов в 1870 году.
В 1868 году генерал фон Кауфман попытался начать мирные переговоры с ханом Хивы, но вскоре выяснилось, что только аннексия ханства позволит реально консолидировать азиатские завоевания.
В 1869 году войска с Кавказа под командованием полковника Н. Г. Столетова отправились из порта Петровск (Махачкала) через Каспийское море в Красноводский залив, где был основан одноименный город. Закрепившись на Южном Каспии, русские войска провели рекогносцировку туркменской территории. Таким образом, Хиву окружили с трех сторон военными округами Кавказа, Оренбурга и Туркестана.
Готовясь к походу на Хиву, генерал фон Кауфман собрал многочисленную армию. Она насчитывала 13 тыс. солдат и около 50 пушек. Во время продвижения к Хиве царские войска едва ли встречали какое-либо сопротивление, и 29 мая 1873 года столица ханства, уже пережившая государственный переворот, была взята. 12 августа 1873 года хан подписал мирный договор, не оспаривая условий, навязанных Россией.
Хивинская экспедиция всецело способствовала укреплению привилегированного положения Бухары и росту внешнеполитического престижа ее суверена. На самом деле русские войска воздержались от вступления в священную Бухару, между тем Хива подверглась осаде. Хивинский хан Мухаммад Рахим Бахадур II бежал, его заменили братом – Ата Джаном. Затем генерал фон Кауфман вернул суверена и вновь посадил его на трон. Эмир Бухары подписал договор о дружбе с Россией и мог связываться напрямую с российскими властями. Между тем хану Хивы, признавшему себя «смиренным слугой императора всей России», приходилось подниматься по ступеням русской административной иерархии. Наконец он признал реальное ограничение своей власти, навязанное подобием конституции.
Униженный падением Ташкента, а также соглашениями 1868 года, Коканд тем не менее не смирился, что дало России желанный предлог для подчинения ханства раз и навсегда. Повышение налогов спровоцировало многочисленные волнения по всему ханству в 1873–1874 годах, и войска хана прибегли к жестоким репрессиям. Это не прекратило беспорядки, и в 1874 году беженцы из ханства стали искать убежища в Туркестанской губернии, в то время как население Узгена обратилось к генералу фон Кауфману с просьбой помочь в борьбе с их сувереном Худаяр-ханом.