В конце 14 в. А. подвергался нашествию войск Тимура. В конце 14 — 15 вв. значительную мощь приобрело государство Ширваншахов, в 15 в. возникли новые государственные образования — Кара-Коюнлу и Ак-Коюнлу; последние занимали значительную часть южных земель А. Основной центр по производству шёлка-сырца — Ширван — играл в это время важную роль в торговле А. с другими странами. Усилились торгово-экономические и дипломатические связи А. с Русью. В Москву посылались посольства Ширваншахов, Ширван посещали посольства Московского государства.
Основные центры азербайджанской культуры в конце 14 — 15 вв. — Тебриз и Шемаха. В 15 в. были воздвигнуты: дворец Ширваншахов в Баку — шедевр средневекового азербайджанского зодчества, Голубая мечеть в Тебризе и др.
Важную роль в истории А. сыграло образование в начале 16 в. на азербайджанских землях государства Сефевидов, ставшего вскоре могущественной державой, расположенной на обширной территории от Сырдарьи до Евфрата. Основателем её был шах Исмаил I (правил 1502—24). К середине 16 в. почти весь А. входил в Сефевидское государство. Объединение страны способствовало подъёму хозяйственной и культурной жизни, облегчило борьбу народа против иноземных, в первую очередь турецких, завоевателей. Первоначально в жизни Сефевидского государства главную роль играла азербайджанская знать. Управление областями и почти все придворные должности находились в её руках. Армия набиралась главным образом из азербайджанцев. При шахском дворе, в войске, порой и в дипломатической переписке употреблялся азербайджанский язык В 16 в. вновь стали обрабатываться пахотные земли, обращенные при монголо-татарах в пастбища, восстанавливается разрушенная ими оросительная сеть; упраздняется тяжёлая подать — тамга, взимавшаяся в пользу монголо-татарской военно-кочевой знати. Значительно возросла роль Тебриза, Шемахи, Баку, Ардебиля, Джульфы и других городов А., в которых было высоко развито ремесленное производство. Расширились торговые связи городов А. с соседними закавказскими странами, с Россией, Ираном, Турцией, Индией. Завязалась торговля с Англией, Францией, Италией. В конце 16 в. из Ширвана ежегодно вывозились за границу десятки тысяч пудов шёлка-сырца. Города А. превратились в крупные торговые центры. Наряду с азербайджанскими купцами в них вели торговлю армянские, грузинские, иранские, индийские и западноевропейские купцы.
Но оживление в экономике страны длилось недолго. Изменение направления мировых торговых путей, возобновление в 70-х гг. 16 в. войн между Сефевидским государством и Турцией, внутренние феодальные междоусобицы вели к общему замедлению темпов социально-экономического развития стран Востока, в том числе и А. государство Сефевидов охватили антифеодальные, выступления ремесленников, городской бедноты и крестьян, вызванные ростом налогового бремени. Самым крупным из них было восстание тебризских ремесленников 1571—73.
При шахе Аббасе I (правил в 1587 — 1629) Сефевидское государство переживает своеобразный процесс перерождения в иранское. На десятом году своего правления Аббас I перенёс столицу из Казвина в глубь Ирана — в Исфахан, что способствовало усилению влияния Иранской знати при дворе и в государственном аппарате. Опорой шаха всё более становятся Иранские феодалы, в их руки переходят главные придворные должности и высшие административные посты. Из армии были удалены многие азербайджанские военачальники. А. начал превращаться в одну из окраин Иранского государства. Азербайджанскому народу отныне приходилось бороться не только против эксплуатации местных феодалов, но и против Иранского гнёта. В то же время народные массы страдали от тяжести длительных войн между султанской Турцией и шахским Ираном, продолжавшихся с небольшими перерывами с 1602 по 1639. В эти годы прославилось имя народного героя Кёр-оглы — предводителя одного из крестьянских отрядов, выступавших против иноземных и местных угнетателей. После мира, заключённого между Ираном и Турцией в 1639, А. опять оказался под властью Ирана.
В начале 18 в. вновь усилилась борьба Ирана и Турции за А. и остальное Закавказье. Завоевательская политика этих стран представляла большую опасность для народов края, т. к. несла с собой не только усугубление его собственной социально-экономической отсталости, экономической и политической раздробленности и установление наиболее жестоких форм феодального гнёта, но и угрозу прямого истребления значительной части населения. В 1715—31 в Закавказье происходили выступления против Турции и Ирана.
Экономические и политические интересы, связывающие А., как и остальные страны Закавказья, с Россией, необходимость искать защиты от ирано-турецких поработителей усиливали среди части населения А., особенно горожан, тяготение к России. Это совпадало с интересами царской России, стремившейся к расширению и укреплению своего влияния на Востоке. Правительство России хотело закрепиться на берегах Каспия, придавая особенное значение занятию Баку — лучшего порта на Каспии. Летом 1723 в Баку высадился десант русских войск и после преодоления непродолжительного сопротивления местного гарнизона занял его. Вслед за Баку к России были присоединены прикаспийские области вплоть до Решта и Астрабада. Западноевропейские державы — Англия и Франция, стремясь расширить свои колониальные владения на В., всячески противодействовали усилению русского влияния на Кавказе. Подстрекаемая европейскими государствами Турция начала готовиться к войне с Россией. Летом 1723 султанские войска вторглись в Грузию, а в конце 1723 — начале 1724 ими уже были захвачены многие области Закавказья. Россия, только что вышедшая из войны со Швецией, не могла вступить в новую войну с Турцией. По договору между Россией и Турцией, подписанному 12 (23) июня 1724 в Константинополе, за Россией были закреплены прикаспийские области А. с Баку, Сальянами и Ленкоранью. Остальная территория А. оставалась в руках Турции и Ирана. Такое положение существовало вплоть до 1735, когда России во избежание новой войны с Ираном и Турцией пришлось уступить Ирану прикаспийские области А. В марте 1735 между Ираном и Россией был подписан Ганджинский договор, согласно которому русские войска ушли из Баку и Дербента; прикаспийские области опять оказались под властью Ирана. Правительство Надир-шаха установило там невыносимый гнёт. В конце 30 — начале 40-х гг. Ширван, Шеки и другие области А. были охвачены крупными антииранскими восстаниями.