В 1826 году Фатх Али-Шах выбрал последний курс, подстрекаемый амбициозным наследником Аббасом Мирзой. Правящая элита рассчитывала на усовершенствованную армию, частично подготовленную французскими и британскими офицерами. Иранцы также понимали, что международное положение России было уязвимым. Ее переговоры с Портой достигли деликатной стадии по целому ряду вопросов, возникших из-за споров о толковании Бухарестского договора в отношении Дунайских провинций, Сербии и Черноморского побережья. Кроме того, англичане субсидировали иранцев, активно поощряя их к сопротивлению российскому дипломатическому давлению с целью урегулирования спорных пограничных вопросов. Новый царь Николай I (1825-1855) был потрясен восстанием декабристов. Кавказская армия была занята подавлением восстания в Чечне. Власть России над ханствами также была далеко не безопасной.
Иранцы были убеждены, что пришло время восстановить свои позиции на Южном Кавказе. Как только армия Аббаса Мирзы пересекла границу, в трех ханствах вспыхнули антирусские восстания.
Несмотря на несколько первых успехов, иранское наступление застопорилось. Соперничество между племенами и нарушение военной дисциплины привели к катастрофическому поражению. В России вновь возникли разногласия по поводу ведения войны между более осторожным Нессельроде и командующим армией генералом Паскевичем, фаворитом Николая I. Паскевич хотел занять пограничные провинции Иранского Азербайджана, но не для того, чтобы аннексировать их, а для того, чтобы получить от Ирана большую компенсацию. Он также выступал за присоединение Ереванского и Нахичеванского ханств. Одержав победу, русские в итоге пошли на компромисс. Туркманчайский договор 1828 года стал для России в ее борьбе за пограничные земли с Ираном таким же решающим решением, каким был Кючук-Кайнарджийский договор в ее борьбе с османами.
Договор предусматривал передачу России Ереванского и Нахичеванского ханств. Иран должен был в течение шести месяцев выплатить компенсацию, иначе он должен был отдать России все ханства Азербайджана. Субсидия была выплачена благодаря займу англичан, которых все больше беспокоило продвижение России на берег Индии. Пограничная линия, разделившая Азербайджан, имела, тем не менее, стратегическое значение. Договор имел долгосрочные экономические и политические последствия. Лишившись некоторых из своих наиболее продуктивных провинций, иранское правительство было вынуждено принять ряд финансовых мер, которые привели к дальнейшему обнищанию крестьянства и разорению значительной части городского населения. Особенно сильно пострадал центр иранского Азербайджана Тебриз, ставший в 1840-х годах центром религиозной фракции-ализма.
Хотя Туркманчайский договор фактически изгнал Иран из его последнего плацдарма на Южном Кавказе, иранцы, похоже, что-то урвали. Русские признали право наследного принца Аббаса Мирзы на престол. Однако и здесь не обошлось без подвоха. Гарантируя наследственную линию, Россия получала повод, если не право, вмешиваться в иранскую политику на самом высоком уровне. Слабые отголоски Польши XVIII века могли быть услышаны теми иранцами, у которых хватило ума забеспокоиться.
Демографические и экономические последствия войны имели еще большее значение для будущего кавказского пограничья России.
После поражения Ирана более 40 000 армян-христиан выехали из Ирана на территорию России, хотя это означало для них значительные финансовые потери. Эмиграция была частью русского плана, одобренного Паскевичем и разработанного известным дипломатом-поэтом А.С. Грибоедовым, по закреплению региона за Россией. Паскевич приказал поселить большинство из них в присоединенных ханствах Ереванском и Нахичеванском, "по особенному желанию обеспечить здесь рост христианского населения". Других он определил в Карабахский округ на севере Азербайджана. Поскольку в Нахичеване не было достаточного количества государственных земель, большая часть армян оказалась там же. Тем не менее, имперское правительство оставило Карабах за пределами армянской провинции. Это был расчетливый шаг, подкрепленный административными реорганизациями внутренних границ в 1840, 1844, 1849, 1862, 1868, 1875 и 1880 годах, призванными сдержать региональный и этнический сепаратизм и не позволить какой-либо национальности стать "преобладающим большинством в любой крупной провинции".