В 1867 г. из всех земель, занятых в киргизских степях и Кокандском ханстве, было образовано Туркестанское генерал–губернаторство с центром в Ташкенте в составе Сырдарьинской и Семипалатинской областей.
Бухара и Хива по–прежнему проявляли враждебность. Надменный образ действия бухарского эмира, требовавшего очищения занятой территории и Ташкента и задержка русской миссии в Бухаре привели к окончательному разрыву отношений.
В 1866 году Россия приступила к военным действиям и бухарцам было нанесено сильное поражение под Ирджаром, был взят Ходжент, Ура—Тюбе, Джизак и обширные прилегающие районы. Военные действия возобновились с весны 1868 года, при этом был взят Самарканд, Катта—Курган, Ургут и нанесено сильное поражение противнику под Зерабулаком. В результате Бухара пошла на заключение мирного договора. Бухарское ханство вошло в состав России, был образован Зеравшанский округ, к которому в 1870 году были присоединены все горные бекства по верхнему течению реки Зеравшан.
Затем была организована военная экспедиция с взятием Хивы и занятием земель на правом берегу Амударьи с образованием особого Амударьинского отдела, вошедшего в состав Туркестанского генерал–губернаторства.
В 1875 г. в Кокандском ханстве, во главе которого стоял ставленник бухарского эмира Худояр–хан, вспыхнул мятеж и был объявлен газават (священная война) против русских. В результате военных действий русские войска заняли Андижан — центр восстания, Наманган, Коканд, и с образованием в 1876 году Ферганской области, закончилось фактическое присоединение Кокандского ханства к России.
Не менее быстро шло расширение русской территории в западной части страны. В 1869 году на восточном берегу Каспийского моря был основан г. Красноводск. Постоянные набеги туркмен заставили в 1870 г. занять Кизил—Арват, а в 1874 году из земель, отнятых у Хивы, образован Закаспийский отдел в составе Кавказского военного округа. В 1881 г. генерал Скобелев завладел крепостью Геок—Тепе и присоединил к России все земли у подошвы Копетдага. Действия Скобелева и быстрая постройка Закаспийской железной дороги сильно повлияла на соседних туркмен, и в 1884 г. обитатели Мерва добровольно присоединились к России.
Однако на этом военные действия не завершились, так как в 1873 г. афганский эмир вторгся в этот регион и овладел Бадахшаном и Ваханом, а в 1886 г. Шуганом, Рошаном и оазисом Пенде на реке Мургаб. В 1885 г. у Ташкепри афганцы были разбиты русскими войсками. А в 1887 г. особая англо–русская комиссия обозначила границы, в результате к России отошли обширные земли по рекам Мургабу и Кушке.
В 1891 году в юго–восточной части Туркестана вновь произошли столкновения с афганцами, в результате был занят Памир. В 1896 году на Памире была обозначена граница Российской империи. В результате, по завершении военной компании Туркестанский край состоял из пяти областей: Закаспийской, Самаркандской, Ферганской, Сырдарьинской и Семиреченской.
Этнический состав среднеазиатских владений выглядел следующим образом:
Кара–киргизы или горные киргизы — собственно киргизы нынешнего Кыргызстана.
Киргиз — кайсаки — кочевые киргизы, равнинные или степные киргизы, кочевавшие на территории нынешнего Казахстана, на территории сопредельных с ним российских областей, а также на территории Каракалпакии, Голодной степи и Ташкентского уезда, частично вошедших в состав Узбекистана. С 20‑х годов ХХ века именуются казахами.
Сарты — общее наименование части населения Средней Азии в XV–XIX веках. Согласно БСЭ, до Октябрьской революции 1917 года название «сарт» по отношению к оседлым узбекам и отчасти равнинным таджикам употребляли преимущественно полукочевая часть узбеков и казахи. В Ташкентском, Ферганском и Хорезмском оазисах и Южном Казахстане оно являлось самоназванием оседлого населения Средней Азии, вошедшее в состав современных узбеков.
Кипчаки — кочевое население бывшего Кокандского ханства, занимающее верховенствующую роль в его управлении, по сравнению с оседлыми сартами и кочевыми киргизами. Собственно кипчаков как обособленного народа к концу XIX века не существовало, под кипчаками подразумевались роды узбеков, казахов и киргизов, занимавшие ключевые позиции в управлении ханством.
Татары — татары Поволжья играли значительную роль в торговых отношениях между русскими городами, казахами, среднеазиатскими государствами, благодаря своей принадлежности к мусульманской вере и общности языка и в то же время принадлежности к российскому государству. Практически в каждом городе российской Азии существовали татарские районы. Часть татар служила в казачьих войсках.