В XII—XIII ст. території сучасного Туркменістану потрапляють до складу держави Хорезмшахів, які в свою чергу були завойовані монгольськими військами. У 1219—1221 роках території зруйнованої держави потрапляють до складу Монгольської імперії. В ці століття відбувалося розселення туркменських племен на східному узбережжі Каспійського моря. Туркменськими племенами також заселялися території на північному заході Хорезму та на півдні Хорасану, де ще збереглося перськомовне населення. З утворенням Чагатайського улусу північні та західні племена опинилися під владою чаґатаїдів. Декілька туркменських племен здобули часткову незалежність та заснували феодальні держави, які хоч і були васально-залежними від улусу, але відігравали важливу роль в історії нації. Племена, що заселили південь Хорасану, опинилися під владою улусу Хулагу. У 70-х роках XIV ст. Центральна Азія була завойована Тимуром, а після падіння династії тимуридів території Туркменістану частково увійшли до складу Хівинського ханства та Персії.