Однако в этот же период в Бухаре почти полностью прекратилось преподавание светских наук. Наступило засилье богословия и схоластики. Учёные Средней Азии XVI—XVII вв. в отличие от своих предшественников не дали почти ничего нового в области математики, астрономии, географии, медицины. Если ещё в XV в. среднеазиатские учёные обогатили мировую науку трудами по обработке астрономических наблюдений, проводившихся в самаркандской обсерватории Улугбека, то в XVI в. астрономические исследования всё более заменяются занятиями астрологией. Круг деятельности среднеазиатских учёных ограничивается в основном изучением арабского языка, богословия и мусульманского права. Впрочем, были и в это время, как и позднее, отдельные исключения. До нас дошла часть большой энциклопедии, составленной в Балхе в первой половине XVII в. по поручению одного из узбекских правителей местным учёным Мухаммедом ибн Вели. Составной частью энциклопедии являлось большое историческое сочинение Ибн Вели, в котором излагаются события истории Средней Азии от Чингис-хана до первых Аштарханидов.
Гератский историк Хондемир составил обширную историческую хронику «Круг жизнеописаний», в которой изложение событий всеобщей истории и биографий знаменитых людей доводится до 1510 г. В XVI в. были написаны также «Книга бухарского гостя» Фазлуллы Рузбе-хана, «Книга шахского благородства» Хафиза Таныша и замечательные «Мемуары» Бабура. Эти произведения являются важными источниками для изучения истории Средней Азии XVI в.
В первой четверти XVI в. в Самарканде был переведён на староузбекский («джагатайский») язык персидский свод летописей всемирной истории Рашид-ад-дина (XIII—XIV вв.), а также «Зафар-наме», сочинение Шарафуддина Иезди, посвящённое истории Тимура. В первой половине XVII в. появился ещё один тюркский перевод части сочинения Рашид-ад-дина, выполненный туркменом Салор-Баба.
Не только в историографии, но и в художественной литературе Средней Азии в XVI в. всё большее значение начинал приобретать староузбекский язык, хотя многие поэты продолжали писать на таджикском языке. В начале XVI в. создавали свои произведения поэт и историк Кемаледдин Бенаи, а также автор весьма интересных мемуаров, Зайнуддин Васифи. Изобличая пороки окружавшей его среды, Васифи проявил себя тонким и острым сатириком. Бенаи описал военные события своего времени в поэме «Шейбани-наме» (на староузбекском языке). Бенаи писал и сатирические произведения в прозе. Поэт Хилали, казнённый в 1639 г. по обвинению в шиизме, прославился своими лирическими стихами. В 60—80-х годах XVI в. в Бухаре при дворе Абдуллы-хана Шейбанида находилось много видных поэтов. Наиболее замечательным из них был Абдурахман Мушфики (умер в 1588 г.), обличавший в некоторых своих сатирических стихотворениях неравноправие женщин и другие тяжёлые стороны жизни и быта того времени. В творчестве Мушфики в известной мере отражались интересы трудящихся, в частности городских ремесленников.
Значительно снизился в XVI в. уровень культуры в Хорезме, где ещё в большей степени, чем в Мавераннахре, сказывались упадок хозяйства и феодальная раздробленность.
Данные источников о культуре кочевых народов (казахов, киргизов и туркмен) для XVI—XVII вв. очень скудны. В XVI—XVII вв. культурные связи кочевой степи с земледельческими районами Средней Азии хотя и развивались, но оставались ещё слабыми. В кочевом обществе были сильны пережитки доисламских верований и обрядов. Грамотность в кочевых районах была распространена мало. Не было в это время у казахов и письменной литературы на родном языке, а потому большое место в духовной жизни казахского народа, равно как и киргизов, занимало устное творчество, создавшее разнообразные жанры.
Широко бытовали у казахов, туркмен и киргизов песни и пословицы, отражавшие трудовой опыт кочевника-скотовода, а также семейно-бытовые песни, свадебные, похоронные, поминальные («кыз-танысу» — прощание невесты с близкими и с родным аулом, «жоктау» — плач по умершему и пр.). В бытовых сказках трудовой народ воплощал свои мечты о хороших пастбищах («Жупар-корыгы»), о семейном счастье и т. п., в фантастических сказках — стремление разгадать тайны природы («Ер-тостик»), поиски счастливой земли, на трудном пути к которой в обширных пространствах степи человек вступает в борьбу со стихийными силами природы («Тулпар»).
Казахский героический эпос XVI в. запечатлел наряду с фантастикой подлинные исторические события, например длительные войны между кипчаками, иранцами и ойратами (поэма о Кобланды), совместную борьбу казахов и узбеков с внешним врагом (поэма о Камбаре) и пр.
Исполнение песен сопровождалось игрой на различных, преимущественно струнных, инструментах. Наиболее талантливые музыканты создавали произведения на исторические и бытовые темы. Сочетание в одном лице музыканта и певца является характерным для музыкального творчества казахов.