В июле 1867 был назначен командующим войсками Туркестанского военного округа, где деятельность его, кроме многократных поражений, нанесенных бухарцам, хивинцам и кокандцам, ознаменовалась взятием Самарканда (1868) и покорением Хивы (1873). За содеянное награждён орденом Святого Георгия 2-й степени и в 1874 году произведён в инженер-генералы. Был избран почётным членом Московского университета (1870) и Петербургской академии наук (1873).