בהסכם השלום של אמסיה (1555) הוכרו כארתלי, קאחתי ומזרח סאמצחה כנחלות פרסיות ומערבית להן היו נחלות עות'מאניות. במשך שתי המאות הבאות הייתה כארתלי חלק בלתי נפרד מהשושלות הפרסיות המתחלפות. הממלכה שילמה מס קבוע ושלחה מתנות לשאה - בנים ובנים לעבדים, סוסים ויין. בשנת 1744 העניק נאדיר שאה את המלוכה על ממלכת כארתלי לתאימורז השני והשליטה על ממלכת קאחתי לבנו ארקלה השני, כפרס על נאמנותם. תאימורז וארקלה ניצלו את חוסר היציבות באיראן כתוצאה ממותו של נאדיר שאה בשנת 1747, והכריזו על עצמאותם בפועל. לאחר מותו של תאימורז בשנת 1762, ירש אותו ארקלה כשליט כארתלי ובכך איחד את שתי הממלכות לממלכת כארתלי-קאחתי. בעקבות חוזה גאורגייבסק (1783) וכיבושה מחדש של מזרח גאורגיה לתקופה קצרה על ידי אע'א מוחמד ח'אן קג'אר , סופחה ממלכת כארתלי-קאחתי לאימפריה הרוסית בשנת 1801. השליטה הרוסית על ממלכת כארתלי-קאחתי הושלמה עם החתימה על הסכם גוליסטן בשנת 1813.