В 1380 г. Тимур отправился в поход против Малика Гиясиддина Пир Али II, так как тот не пожелал признать себя вассалом эмира Тимура и стал в ответ укреплять оборонительные стены своей столицы – города Герата, строя вокруг него второй ярус стен. Вначале он направил к нему посла с приглашением на курултай, чтобы решить проблему мирным путем, но Малик отверг предложение, задержав посла. В ответ на это в апреле месяце 1380 г. Тимур под началом Пир-Мухаммада направил войска на левый берег реки Амударьи. Оказались захвачены области Балх, Шибирган и Бадхыз. В феврале 1381 г. уже сам Тимур взял города Хорасан, Серахс, Джами, Каусия, Туе и Келат, а Герат был захвачен после пятидневной осады. В 1382 г. пал Себзевар, в который пришлось возвращаться в 1383 г. для подавления вспыхнувшего там восстания.
В том же 1383 г. Тимур взял Сеистан, в котором были повержены крепости Зирех, Заве, Фарах и Буст. В 1384 г. он взял города Астрабад, Амуль, Сари, Султания и Тебриз, фактически покорив всю Персию.
Затем последовали такие широко известные в мировой истории большие завоевательные походы, как так называемые – «трехлетний» (с 1386 г.), «пятилетний» (с 1392 г.) и «семилетний» (с 1399 г.), в ходе которых он вел войны на территориях современных Сирии, северозападной Индии, Армении, Грузии, Турции и западной Персии вплоть до своей внезапной смерти в 1405 г.
В ходе трехлетнего похода Тимур был вынужден вернуться обратно вследствие нашествия в 1387 г. на Мавераннахр золотоордынского хана Тохтамыша в союзе с семиреченскими монголами. В 1388 г. Тимур прогнал врагов и наказал хорезмийцев за союз с Тохтамышем. В 1389 г. он совершил опустошительный поход вглубь монгольских владений до Иртыша на север и до Большого Жылдыза на восток, а в 1391 г. – поход на золотоордынские владения до Волги.
Во время пятилетнего похода Тимур в 1392-м завоевал прикаспийские области, в 1393-м – западную Персию и Багдад; сын Тимура Омар-шейх был назначен правителем Фарса, Мираншах – правителем Закавказья. Нашествие Тохтамыша на Закавказье вызвало ответный поход Тимура в Восточную Европу (1395 г.); Тимур разбил Тохтамыша на Тереке и дошел до южных границ Московского княжества. Там он вторгся в рязанские земли, разорил Елец и даже угрожал Москве, но неожиданно повернул назад. (Причины этого спасительного для москвичей маневра будут рассмотрены ниже.) Затем Тимур разграбил торговые города Азов и Кафу, сжег Сарай-Бату и Астрахань, но прочное завоевание Золотой Орды не было целью Тамерлана, и поэтому Кавказский хребет остался северной границей владений Тимура. В 1396 г. он вернулся в Самарканд и в 1397 г. назначил своего младшего сына Шахруха правителем Хорасана, Систана и Мазанде рана.
Вскоре после завершения пятилетнего похода – в 1398 г., Тамерлан был предпринял поход в Индию, по пути в которую им были побеждены горцы Кафиристана. В декабре Тимур под стенами Дели разбил войско индийского султана (династия Тоглукидов) и без сопротивления занял город, который через несколько дней был разграблен войском. В 1399 г. Тимур дошел до берегов Ганга, на обратном пути взял еще несколько городов и крепостей и вернулся в Самарканд с огромной добычей, но не расширил своих владений.
Принято считать, что семилетний поход первоначально был вызван беспорядками в области, управляемой Мираншахом, чей рассудок сильно помутился. Тимур низложил своего не способного к руководству сына и разбил вторгшихся в его владения врагов. В 1400 г. начались первые столкновения с войсками военачальников османского султана Баязета (Баязида) I Молниеносного, захватившего город Арзинджан, где правил вассал Тимура, и с египетским султаном Фараджем, предшественник которого Баркук еще в1393 г. велел убить посла Тимура. В 1399 г. в ответ на действия султана Баязида, который оказал покровительство врагу Тимура Кара Юсуфу и написал оскорбительное письмо, Тимур начал свой семилетний поход против Османской империи. В 1400 г. Тимур взял Сивас в Малой Азии и Халеб (Алеппо) в Сирии (принадлежавшей египетскому султану), в 1401 г. – Дамаск. В 1402 г. Тимур одержал важнейшую победу над турецким султаном под Анкарой. Сам османский владыка был взят в плен. В результате сражения была захвачена вся Малая Азия, а поражение Баязида привело к распаду Османской империи, сопровождавшемуся крестьянской войной и междоусобицами его сыновей. Важнейшую крепость Смирну (принадлежавшую рыцарям-иоаннитам), которую османские султаны, осаждая, не могли взять в течение пары десятков лет, он захватил штурмом за две недели. Но в 1403 г. западная часть Малой Азии была возвращена сыновьям Баязида, в восточной были восстановлены низложенные Баязидом мелкие династии. По возвращении в Самарканд Тимур планировал объявить своим преемником старшего любимого внука Мухаммед-султана (1375 – 1403), который действиями и умом был очень похож на деда. Однако в марте 1403 г. тот заболел и скоропостижно скончался.