Постепенно карлуки стали выступать как самостоятельная сила в сложной военно-политической борьбе в регионе. Во время ожесточенной битвы на реке Талас (751 г.), когда в первый и последний раз в эпоху средневековья столкнулись китайская и арабская армии, карлуки считались союзниками китайцев, но ухитрились в разгар сражения ударить им в тыл. Китайская армия потерпела поражение. Самое любопытное, что после этого предательства карлуки отнюдь не отказались от дипломатических отношений с императорским двором Поднебесной: через год в Чанъань прибыло посольство их правителя (ябгу).
Зато на протяжении долгих лет не прекращалась вражда с уйгурами. Ябгу привлек на свою сторону племена енисейских кыргызов, басмылов, тюргешей и др., однако победить в кровопролитном и изматывавшем обе стороны противоборстве так и не сумел. С тех пор основное внимание карлуки сосредоточили на Семиречье и прилегающих к нему территориях.
Вытеснив оттуда огузов, которые ушли в западном направлении, и отбив несколько атак арабов, они утвердились на этих землях и вскоре смогли увеличить размеры своих владений. Крах Уйгурского каганата (840 г.) заметно укрепил их влияние, идея нового государственного образования приобрела вполне реальные очертания.
Государство Караханидов возникло, вероятно, во второй половине IX— начале X века. Его территория со временем простиралась от Кашгара и Хотана на востоке до Амударьи на западе, но ни о каком внутреннем единстве не могло быть и речи, так как уже на ранней стадии оно разделилось на две части: восточную с центром в Кашгаре и западную — в Таразе (на территории совр. Казахстана), а затем в Самарканде. Таким образом, на востоке Караханиды вышли на границу с Уйгурским государством, созданным в Турфанском оазисе (Турфанское княжество) после крушения каганата.
Несмотря на имеющиеся разногласия в востоковедной среде, многие ученые полагают, что в обоих государствах «была общность этнического субстрата, основа для развития единого языка». Особую роль в этом процессе сыграло племя или племенной союз ягма. Они жили к западу от уйгуров, занимая обширное пространство в бассейне реки Или и контролируя район Кашгара. Ягма когда-то входили в уже неоднократно упоминавшееся объединение токуз-огузов, где ключевую роль играли уйгурские племена, но потом присоединились к карлукам.
Частое общение и смешение племен уйгуров, ягма и карлуков способствовали установлению их этнической и языковой близости. Однако не следует забывать и о качественных различиях в области культуры и идеологии, нравах и обычаях, поскольку на повседневную и духовную жизнь местного населения оказывали существенное влияние религиозные предпочтения (ислам и буддизм) правителей упомянутых государств.
Появление на территории Семиречья в первой половине XII века государства каракитаев — Западное Ляо — изменило ситуацию в регионе. Восточные Караханиды, как и Турфанское княжество, превратились в его вассалов и регулярно выплачивали дань. Впоследствии стало ясно, что это было только начало грандиозных перемен. Империя монголов во главе с Чингисханом привела в движение колоссальные людские и материальные ресурсы, потрясла основы существовавшего миропорядка, вызвала цепную реакцию тотальных разрушений и бессмысленной жестокости.
В сложившейся обстановке карлуки и их правитель Арслан-хан последовали примеру уйгуров и поспешили присягнуть на верность новому властелину. Однако в 1210–1211 годах вторгшиеся найманы (крупное монгольское племя), возглавляемые ханом Кучлуком, поочередно разгромили восточных Караханидов и государство каракитаев. В их уничтожении хану активно помогал хорезмшах Мухаммед (правитель Хорезма, захвативший к тому времени обширные территории, включая Мавераннахр). Буквально через несколько месяцев хорезмшах в Самарканде положил конец династии западных Караханидов. История загадочного государства на этом закончилась.
В Кашгаре и Семиречье возникло новое государственное образование, которым управлял Кучлук. Любопытно, что ему лишь чудом удалось спастись в 1204 году, когда обострился конфликт между набиравшим силу Тэмуджином (Чингисхан) и найманами, кочевавшими на Алтае и в верховьях Иртыша. Будущий великий завоеватель нанес им тогда сокрушительное поражение.