伊利汗国灭亡后，帖木儿的突厥大军异军突起，成为了波斯地区的主宰。1366年也就是伊利汗国分裂后的第二年，帖木儿在西察合台汗国降临世间，出生地点位于撒马尔罕以南的碣石城（今属乌兹别克斯坦沙赫里萨布兹），相传他降临世间时，双手沾满鲜血，被认为是不详的征兆。
帖木儿属于突厥化的蒙古贵族，他自称母亲源自于蒙古黄金家族。早年他追随东察合台汗国的统治者秃黑鲁帖木儿，主管行政。但是秃黑鲁帖木儿的暴政引起了帖木儿的不满，双方爆发了矛盾，帖木儿只好跑路到阿富汗南部，投奔他的大舅子忽辛。两人活跃在阿富汗和波斯一带，在这一时期，帖木儿的脚受了箭伤，成为了蹶子，然后帖木儿从此也多了个绰号：“帖木儿兰”，意思就是跛足帖木儿。
短短几年时间，帖木儿和忽辛就打败了东察合台汗国，成为了河中统治者。然而一山不能容二虎，帖木儿和忽辛最终反目成仇，帖木儿笑到了最后。帖木儿先是扶持了一个傀儡苏丹，然后自称大埃米尔，埃米尔是阿拉伯国家的贵族头衔。此时的帖木儿帝国定都巴尔赫，后来帖木儿迁都撒马尔罕，自己成为苏丹。
称霸河中之后，帖木儿的野心迅速膨胀，自东向西一路打过去，阿富汗、波斯、金帐汗国、亚美尼亚和格鲁吉亚先后被其征服，所过之处，寸草不生。1396年，帖木儿扣押各国使节，包括了明朝与奥斯曼帝国的使节，表示对外宣战，开始第二阶段的武力扩张。
1398年，帖木儿力排众议，进攻印度，他要完成成吉思汗未尽的事业。这次印度败在了帖木儿的铁蹄之下，帖木儿攻陷德里，屠城三天，10万人丧生，首都德里成为了一片废墟。占领了印度北部后，帖木儿战略大转移，开始进攻叙利亚，占领了大马士革，然后又攻占了扎剌亦儿王朝的巴格达，屠杀了9万人。此时，整个中亚地区被帖木儿征服，帖木儿在看到西边的奥斯曼帝国崛起后，悍然进攻奥斯曼帝国。
1402年春，帖木儿亲率10万大军，在安卡拉击败了奥斯曼帝国的7万大军，俘虏了奥斯曼帝国的苏丹耶塞特一世，帖木儿帝国声望达到顶峰。打败奥斯曼帝国后，帖木儿并没有继续侵略奥斯曼帝国，帖木儿此时的心思瞄向了遥远的东方：明朝。明朝此时正逢内战，朱棣发动了靖难之变，帖木儿认为此时是进攻明朝的绝佳机会。
帖木儿回到撒马尔罕后拒绝了向明朝纳贡，要知道帖木儿可是第一个承认明朝政权并向明朝纳贡的国家元首。帖木儿随后动员了20万大军作为先锋攻打明朝，计划一共派出80万大军，准备了七年用的粮草，可见当时帖木儿帝国之强盛。帖木儿于1404年11月率领20万大军出征明朝，然而在1405年2月就病逝于途中，享年69岁，可谓是出师未捷身先死，进攻明朝的计划也自然不了了之了。
帖木儿病死后，庞大的帖木儿帝国马上进入了动荡期，帝国内部迅速瓦解。在波斯这片土地上先后经历了由突厥人建立的黑羊王朝和白羊王朝的统治。1468年，白羊王朝击败黑羊王朝，成为波斯地区的正统王朝。白羊王朝的成功，离不开一个激进的组织：萨非教团，这个激进的教派宣称要将所有的穆SI林都皈依什叶派伊SI兰教。