På 1870-tallet erobret tsarrussland khanatet Kokand (som ble innlemmet i oblasten Turkestan), mens de gjorde Bukhara og Khiva til protektorater. Området ble med tiden integrert i den russiske økonomien hvor spesielt bomullproduksjon ble fremmet. Bomullsproduksjonen forandret den tidligere samfunnsstrukturen radikalt, uten at det endret stillingen til khanene og emiren. Erobringen forenklet kontakten med andre muslimske folkeslag i tsarimperiet (spesielt med tatarene), som igjen gjorde området mer eksponert for verden utenfor. Når det gjaldt selve erobringen var det en rekke slag mellom emirens og tsarens tropper, og motstanden var til tider hard mot russerne. Til tross for at betegnelsen kolonial kan beskrive forholdet, må det sterke indre selvstyre fremheves. Russiske kolonimyndigheter blandet seg lite inn i innbyggernes liv, såfremt ro og orden var opprettholdt. Med erobringen fulgte også en større tilflytting av innbyggere fra resten av det russiske imperiet, spesielt slaviske folk, men også andre. Tilflyttingen var spesielt sterkt fra år 1900 og vedvarte også under kommuniststyret. I de ca. 50 årene med tsarstyre var det også en rekke opprør, for eksempel i Kokand i 1874, Andijan i 1898 og over hele Turkestan i 1916.