巴爾喀什湖以北的圖爾蓋河、恩巴河和薩雷河之間草原上居住著突厥人的一個分支——古茲人，又稱烏古斯人。在11世紀烏古斯人形成了一個關係較為鬆散的部落群——烏古斯葉護國，由4大部族組成。因為遭受來自鄂畢河中游的欽察人的驅逐，烏古斯人開始向西遷徙，而組成烏古斯部落聯盟的4大部族中有一支塞爾柱人後來幾乎征服了整個中西亞。
塞爾柱部落的名稱源於其首領塞爾柱克，其父是烏古斯部族聯盟的一名酋長，名叫帖木兒雅裡赫。公元970年左右帖木兒雅裡赫因為土地問題與烏古斯部族聯盟的大頭領——葉護髮生了尖銳的矛盾，985年帖木兒雅裡赫率領自己的部族脫離烏古斯聯盟，遷徙到錫爾河中游和卡拉套山區。這裡靠近波斯薩曼王朝的北部邊境，住有許多已經伊斯蘭化的烏古斯人和其他突厥人。他們不僅遊牧於薩曼王朝邊境之外，而且還從薩曼王朝境內得到了大片牧場的使用權，條件是為薩曼王朝服役，保護薩曼王朝的邊境不受異教徒的侵犯。
此時薩曼王朝正和東面統治著今天中國新疆和中亞地區的喀喇汗國對抗，處在夾縫中塞爾柱人選擇依附於薩曼王朝。與此同時塞爾柱克改信伊斯蘭教遜尼派，憑藉個人才能受到該地區廣大穆斯林的擁戴，很快就成了這一帶穆斯林反對異教同族人的軍事領袖，這些烏古斯人遂被稱為”塞爾柱人“。此後不久錫爾河下游發生了反對葉護的抗稅鬥爭， 塞爾柱人利用這一有利形勢，率眾回師氈的，與氈的的抗稅者一起趕走了葉護的徵稅官， 奪取了下游重鎮氈的及周圍地區。從此塞爾柱名聲大振。塞爾柱人這一名稱亦因此而在中亞地區廣泛流傳開來。後來阿里汗的兒子沙赫馬立克繼任葉護，動員各部反將塞爾柱家族及其追隨者趕走，重新奪回了氈的，維護了葉護政權和烏古斯人的傳統制度。塞爾柱人只得再次南遷至錫爾河中游與鹹海附近。
此時薩曼王朝被突厥伽色尼王朝取代，隨即伽色尼王朝和喀喇汗國展開了對薩曼王朝遺產的爭奪。塞爾柱人趁雙方爭奪之際於公元985年佔領布哈林東北部。公元1025年阿爾斯蘭被推舉為塞爾柱人的首領，他率領塞爾柱人幫助喀喇汗國的統治者阿里特勤對抗伽色尼王朝的馬哈茂德，結果反而被馬哈茂德俘虜。馬哈茂德試圖通過採取嚴格的約束措施迫使塞爾柱人臣服：他任命塞爾柱家族世襲貝伊頭銜，領有大塊牧場的使用權，為王朝守衛北方邊疆。然而成為伽色尼羈縻封臣的塞爾柱人在王朝北方繁衍生息，人口數量逐漸增多，並大批遷至城市之中居住，逐漸具備了不可低估的政治與經濟實力。
公元1030年馬哈茂德蘇丹駕崩，馬蘇德繼任蘇丹，此時王朝新徵服的地區（主要是波斯中西部的一些省份）分裂勢力抬頭，塞爾柱貝伊圖格魯克（？～1063）趁機在花剌子模地區豎起大旗反抗蘇丹統治，南下奪取伽色尼王朝呼羅珊省的木鹿和內沙布爾。1037年圖格魯克率先率領大軍擊潰了烏古斯葉護沙赫馬立克，幾乎領有全部的烏古斯部落，1040年在木鹿附近丹丹坎決戰中塞爾柱軍大敗伽色尼軍，連克幾處城邑，佔領呼羅珊全境。圖格魯克定都內沙布爾，建立行政機構，自封為“呼羅珊伯克”，1043年圖格魯克領兵繼續西進，併吞米迪亞，進據賴伊、哈馬丹。1051年攻佔伊斯法罕，並遷都於此。
1054年塞爾柱王朝又征服阿塞拜疆，該地封建主向塞爾柱納土。1055年應阿拉伯帝國阿拔斯王朝哈里發卡伊姆（1031～1075在位）之召，圖格魯克領兵進入巴格達，消滅了由波斯人建立的什葉派王朝—布韋希王朝，廢黜布韋希王朝埃米爾，被哈里發視為救星和保護人。哈里發被迫賜予圖格魯克“蘇丹”稱號，封他為“東方與西方之王”，成為哈里發的攝政王。從此阿拔斯王朝所有權力悉歸蘇丹控制，哈里發僅是象徵性的宗教領袖。在蘇丹阿爾普·阿爾斯蘭（1063～1072在位）及其子馬立克沙（1072～1092在位）執政時帝國達到極盛時期，武功文治卓著。1064年佔領拜占庭亞美尼亞省首府阿尼。1070年阿爾斯蘭率兵攻佔阿勒頗，其勢力擴張到耶路撒冷和大馬士革，並從什葉派法蒂瑪王朝手中收復了聖地麥加和麥地那。
此時塞爾柱帝國實際上已取代阿拉伯帝國成為中西亞地區的實際統治者，儘管阿拉伯帝國的哈里發早已淪為地方軍閥勢力手中的提線木偶，但在此之前興起的薩曼王朝、伽色尼王朝、布韋希王朝都只佔據著昔日阿拉伯帝國全盛時期的部分疆域，而未能取代阿拉伯帝國統治整個中西亞。而塞爾柱帝國則成功將伊朗、伊拉克、高加索、小亞細亞大部及敘利亞（包括巴勒斯坦）等地盡數納入囊中。然而塞爾柱人作為一個遊牧民族征服了昔日阿拉伯帝國所統治的疆域，可當他們面對遠比自己先進得多的阿拉伯文明時選擇充分尊重這一文明體系。
1071年塞爾柱帝國在凡湖以北的曼齊卡特打敗拜占庭軍隊，俘擄拜占庭皇帝羅麥紐斯·戴俄格尼斯，佔領小亞細亞東部。塞爾柱蘇丹將大量還處於遊牧階段的塞爾柱烏古斯人打發至小亞細亞，建立起羅姆蘇丹國，突厥～波斯文化與伊斯蘭教在小亞細亞得以傳播。1091年馬立克沙把首都遷到巴格達，在聚禮日（主麻日）祈禱中，將蘇丹的名字與哈里發並列。11世紀末塞爾柱人的版圖東起中亞內陸地區並與中國西北部的新疆地區接壤，西至敘利亞及小亞細亞，南達阿拉伯海，北至基輔羅斯邊境，形成強大的軍事封建帝國。
正當塞爾柱帝國如日中天之時在其東方崛起了真正的對手——被女真人驅趕的契丹人在耶律大石率領下來到西域併成功壓制了喀喇汗國，成為西域的新統治者。喀喇汗國的馬赫穆德向塞爾柱蘇丹桑賈爾求援，於是由此引發了塞爾柱帝國同西遼之間的卡特萬戰役——這是繼唐朝與阿拉伯帝國的怛羅斯之戰後東亞文明與西亞文明之間又一次巔峰對決，結果卻正好與怛羅斯之戰相反：戰後西喀喇汗國成為西遼藩屬、花剌子模也表示臣服於西遼，布哈拉也俯首聽命，西遼南部邊界越過了錫爾河，以阿姆河為界。作為中華文明組成部分的契丹文化在中亞紮下了根。而作為戰敗者的塞爾柱帝國則逐漸失去了對中西亞各藩屬部族的控制——這其中尤其以倒向西遼的花剌子模勢頭最為強勁，1194年花剌子模甚至擊敗了塞爾柱帝國，成功在西遼和塞爾柱的夾縫之中崛起成為中西亞又一大強勢地緣政治勢力。
在東方敗於西遼和花剌子模的塞爾柱帝國很快又迎來了西方的敵人——在教皇烏爾班二世的號召下歐洲的各國的騎士組成十字軍展開旨在收復聖地耶路撒冷的東征。客觀而言：以塞爾柱帝國的國力根本無懼十字軍，而且十字軍東征最終也的確以失敗告終，問題是此時塞爾柱帝國剛在東方遭遇失敗，其內部各部族也出現了嚴重的離心傾向，結果在十字軍的催化作用下反而加劇了其內部各部族同中央的對立，統一的塞爾柱帝國逐漸被地方割據勢力架空。在由塞爾柱帝國分化而來的各路割據勢力中以小亞細亞的羅姆蘇丹國存續時間最長。
羅姆蘇丹國的創立者是蘇萊曼沙，他於1084年定都於伊科尼阿姆（今科尼亞）。羅姆蘇丹國西北與拜佔廷為鄰，兩國結成同盟；東南則有十字軍在敘利亞建立的基督教國家，以致與東方日益隔絕。但與意大利的商人共和國之間的貿易卻很興旺。蘇丹和王公們競相興建清真寺、神學院等公共建築。波斯語文學很發達，神秘派大詩人賈拉勒－丁－魯米大半生在科尼亞度過。1243年蒙古軍入侵小亞細亞，科塞達格一役塞爾柱軍潰退，羅姆蘇丹國從此淪為蒙古人的藩屬，並於1308年滅亡。
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