成为其边疆附庸。1097年，突厥将领忽特布丁被塞尔柱苏丹任命为花剌子模总督，奠定首个自治政权基础，但名义上仍效忠塞尔柱。
1128年，艾尔西特（Atsiz）继位后，借塞尔柱内乱宣布独立，自称“沙”（国王），建立花剌子模沙王朝。他通过征服锡尔河流域的毡的城，首次将领土扩展至河中地区。然而，西辽（喀喇契丹）的军事压力迫使艾尔西特短暂称臣，直至12世纪末，阿拉丁·塔乞失（Tekish）联合阿拔斯哈里发击败塞尔柱残余势力，彻底摆脱西辽控制，奠定独立帝国根基。
1200年，阿拉乌丁·摩诃末（Muhammad II）继位后，停止向西辽纳贡，开启全面扩张：西灭塞尔柱（1194年）、南破古尔帝国（1215年），东并西喀喇汗国（1212年），疆域横跨波斯、阿富汗至印度河流域，成为伊斯兰世界最大帝国之一。然而，1218年蒙古商队遇害事件引发成吉思汗西征。蒙古铁骑以屠城战术攻陷玉龙杰赤（旧都）、撒马尔罕（新都），至1231年彻底灭亡花剌子模，其领土被纳入蒙古四大汗国。