メルブ遺跡
1823年にメルヴはヒヴァ・ハン国の支配下に入る。1832年にイギリスの探検家アレクサンダー・バーンズがメルヴを通っており、この時期にテジェン川に住んでいたテケ族(英語版)はイランのガージャール朝によって北方に追いやられた。ヒヴァ・ハン国はテケ族の移動を阻もうとしたが、1856年頃にテケ族はヒヴァ・ハン国の政権を掌握し、1884年にロシア帝国がトルクメニスタンのオアシス地帯を占領するまで権力を保ち続けた。
1868年までに、トルクメニスタンを除く西トルキスタンの大部分はロシア帝国の支配下に入っていた。ロシア軍はカスピ海からトルクメニスタンに進出し、1881年のギョクデペの戦いで勝利を収めてトルクメニスタンを征服する。征服の過程でメルヴの占領は無血で達成され、アリハノフという名のロシア軍将校が大きな役割を果たしていた。アリハノフはコーカサス出身のイスラム教徒であり、ロシア軍で少佐に昇進していたが、上官との決闘が原因で降格され、1882年当時の階級は中尉だった。1882年にアリハノフはロシアの商人と偽ってメルヴに入り、貿易協定を締結しするが、その間にロシアの間諜は賄賂と脅迫を織り交ぜて、この地域で親ロシアの党派を拡張していた。1884年、アリハノフは軍服を着用し、すでに降伏していた数人の著名なトルクメン人を伴ってメルヴに入城し、80マイル西のテジェンのオアシスを占領したロシアの軍隊は大軍の先遣隊でしかないと脅迫し、同時に地方の自治は尊重されると説得した。長老たちはイランやイギリスからの支援を受けられないと判断し、降伏を決意した。メルヴを攻略したロシア軍はヘラートに向かい南進し、1888年までにメルヴの町は完全に放棄された。
1219年からホラズム・シャー朝はモンゴル帝国の攻撃鵜を受け(モンゴルのホラズム・シャー朝征服)、メルヴにモンゴル軍の接近が伝わると町は混乱し、内紛が相次いだ。1221年2月25日にチンギス・ハンの皇子トゥルイがメルヴに現れ、400人の職工と奴隷としたわずかな少年少女を除く、降伏した知事、富豪、市民が殺害された。城内では略奪が行われて城壁と内城は破壊され、サンジャルの霊廟は財貨を探す兵士によって掘り返された後に火を放たれた。モンゴル軍の攻撃によって殺害されたメルヴの人間について、およそ700,000人、あるいは1,300,000人以上とも史料に伝えられている。トゥルイの軍がメルヴを離れた後、地下室に隠れて虐殺を逃れた5,000人の市民が地上に姿を現すが、トゥルイの後を追ってメルヴを通った別のモンゴル軍の司令官によって、彼らも殺害された。
虐殺が行われた後、他の土地に避難していた市民や近隣の住民がメルヴに集まるが、ホラズム・シャー朝の軍隊がメルヴを奪還した後、モンゴル軍の報復を受けた町は再び破壊と虐殺に見舞われた。モンゴルが任命した知事アク・マリクによって徹底した生存者の捜索と処刑が行われ、生き残ったのはわずか数人の住民だけだった。
一連の破壊の後にメルヴの砦が一から再建されたことが発掘調査によって明らかになったが、町の繁栄は過去のものとなっており、モンゴル軍の侵入は一世紀以上にわたってメルヴや他の都市に没落をもたらした。モンゴルの征服後、メルヴはイルハン朝の領土に含まれ、常にチャガタイ・ハン国から略奪を受けていた。14世紀初頭、イルハン朝の従属国であるクルト朝がメルヴを統治し、町には東方教会の大主教座が置かれていた。1380年までにメルヴはティムール朝の支配下に入る。ティムールの四男シャー・ルフは父からホラーサーン地方の統治を命じられ、シャー・ルフによってメルヴの復興が進められた。