波斯萨珊王朝
公元224年，伊朗安息王朝属下的波斯地区王公阿尔达希尔起兵独立，于226年取代安息王朝，建立波斯萨珊王朝。波斯萨珊王朝继承了安息王朝的疆域，在公元5世纪初的几十年，波斯萨珊达到极盛时期。自公元7世纪起，波斯萨珊开始遭到阿拉伯人入侵。651年萨珊国王伊嗣侯在抵抗阿拉伯人入侵时，向相邻地区求援。索格底亚纳的突厥首领亲自率军来援。伊嗣侯不以礼相待，引起突厥首领不满，便伙同谋夫太守马贺，消灭了波斯国王的亲卫军。伊嗣侯孤立无援，在木鹿附近的一个磨坊里被磨坊主杀害。波斯萨珊灭亡。
康国
粟特人于6世纪以撒马尔罕城为都建立了自己的城邦国家，中国史书将它记为“康国”。在此后的100多年中，康国一直是中亚诸城邦国家的霸主，撒马尔罕城迎来了短暂的辉煌时期。在此期间，撒马尔罕城的发展朝向东方，与唐代中国的联系十分密切。康国与康居国不同，康居是不恒固定的游牧行国，康国是以城市撒马尔罕为统治中心的城邦国家。康国号称“千城之国”，大小城星罗棋布，有大城三十，小堡三百。唐太宗出兵，康国成为唐朝的地方政权，撒马尔罕成为唐朝的属地。658年，唐朝按自己的方式在撒马尔罕城置康居都督府，以康国国王拂呼曼为都督。
阿拉伯帝国
阿拉伯帝国存在了600多年，主要有四大哈里发时期（632～661）和倭马亚王朝（661～750）、阿拔斯王朝（750～1258）两个世袭王朝。真正希望在撒马尔罕城建立长久统治的阿拉伯人是库泰拔，汉文书中译名是屈底波。705年，倭马亚王朝时期，屈底波出任呼罗珊总督。第二年开始，发动了对河中地区的大规模战争，但遭到撒马尔罕城粟特人的顽强抵抗。750年，阿拉伯人与唐朝进行了一次战争，此战之后，唐朝彻底丧失了在撒马尔罕的宗主权，阿拉伯人在中亚城邦国家中的统治地位牢固起来。从此，撒马尔罕转向西方，逐渐被纳入伊斯兰世界。撒马尔罕人继续反抗着阿拉伯人的统治，阿拉伯帝国易主为阿拔斯王朝后，中亚人民反抗阿拉伯人统治过程中动摇了阿拔斯王朝在中亚的统治。直至9世纪20年代，中亚出现了独立于阿拔斯王朝的政权萨曼王朝。
萨曼王朝
该朝是阿拉伯帝国中波斯显贵萨曼家族建立起来的。萨曼家族的纳斯尔·伊本·阿赫麦德先被阿拉伯帝国哈里发穆尔台米德任命为河中地区总督，随后于874年在此区域建立起萨曼王朝。撒马尔罕是中亚地区历史最长，也是最后一个伊朗语族伊斯兰王朝。萨曼王朝后分裂为纳斯尔和伊斯迈伊尔（统治布拉哈地区）两派，两派都倚重游牧的突厥人以加强自己的军事实力。伊斯迈伊尔建立了以突厥人为主体的军队，其势力超过了在撒马尔罕城实施统治的纳斯尔，成为河中真正的统治者。10世纪初，突厥军官们以雄厚的经济实力开始凌驾于萨曼王之上，左右了朝政。后萨曼王成为突厥军队政治集团的傀儡，为伽色尼王国与喀喇汗国所灭。
西喀喇汗王朝
回鹘西迁中的一支汗族在庞特勤率领下，西奔楚河地区葛逻禄部，后庞特勤臣服了葛逻禄及其他的突厥部族，建立了统一的喀喇汗王朝。1041年，汗国正式分裂为东西两部。东部汗国后来成为西辽的附庸，1211年汗国贵族暴动，东部汗国灭亡；西部汗国的易卜拉欣于1041年发动夺取河中地区统治权的战争，事成之后，在撒马尔罕城建立了独立的西喀喇汗王朝。后西喀喇汗王朝承认了西辽的宗主权，都城撒马尔罕被西辽称为“河中府”。1212年为新兴的花剌子模王朝所灭。