1 мая 1868 г. русские войска под командой генерала Головачева стали переходить реку Зеравшан. По грудь в воде, борясь с сильным течением, под сильным огнем бухарцев переправились роты на противоположный берег, двинулись в атаку на высоты Чапан-Ата и штыками выбили бухарцев из занятых ими позиций. Не выдержав быстрого и решительного натиска, бухарские войска стали отступать; большая часть их бросилась бежать по направлению к Самарканду, ища спасения за высокими стенами этой сильной крепости, но здесь их постигло жестокое разочарование.

Жители Самарканда, занимавшиеся торговлей и земледелием, уже давно тяготились войной, разорявшей их непосильными податями; поэтому, зная о полном спокойствии, наступившем в Ташкенте с присоединением этого города к русским владениям, и о выгодах, приобретенных мирным населением, они решили прекратить бесполезное кровопролитие; закрыв ворота Самарканда и не впустив эмирские войска, они послали в то же время депутацию к генералу Кауфману с заявлением о своем желании сдаться на милость победителей. На другой день русские войска вошли в Самарканд, жители которого открыли ворота и поднесли ключи крепости генералу Кауфману.

Но, несмотря на то что главный город ханства был во власти русских, все же нельзя было признать поражение бухарцев полным, так как эмир снова собирал свои войска в Ката-Кургане, куда присоединились к нему и части, потерпевшие неудачу под Самаркандом.

18 мая русские войска направились к Ката-Кургану; взяли его штурмом и, атаковав 2 июня массы бухарцев, занявших высоты около Зерабулака, опрокинули их быстрым и решительным натиском. Этот кровопролитный бой закончился полным поражением бухарцев, обратившихся в беспорядочное бегство; только теперь бухарский эмир, признав свое дело окончательно проигранным, вскоре подписал мирные условия.

Между тем в тылу русских войск произошли крупные события. Воспользовавшись наступлением русских к Зерабулаку, шахрисабзские беки собрали 15-тысячное войско и осадили Самарканд, в котором находились небольшой гарнизон (до 250 человек) и больные или слабосильные (до 400 человек) под общей командой коменданта майора фон Штемпеля. Целую неделю продолжалась эта осада.

Незначительное число орудий и необходимость беречь патроны создавали во время отражения штурмов особенно трудное положение: слабый огонь наш не в силах был останавливать неприятеля, продвигавшегося к крепостным стенам и даже взбиравшегося на них, откуда его приходилось выбивать штыками. Приступ следовал за приступом, и шахрисабзцы лезли на стены как бешеные. Лишь ручные гранаты, бросаемые защитниками, на время останавливали эти натиски. Несколько раз неприятель пытался зажечь деревянные ворота, а также пробовал, сделав подкоп под низ стен, опрокинуть их, открыв таким образом проход. Видя свое критическое положение, комендант через верного джигита, переодевшегося нищим, послал донесение генералу Кауфману.

Ожидание выручки снова подняло дух гарнизона, в ряды защитников которого стали все больные и раненые; но уже 4 июля неприятель, сделав пролом в стене, ворвался в крепость, хотя был выбит.

В первые же два дня гарнизон потерял до 150 человек, но, несмотря на это, майор Штемпель твердо решил не сдаваться, а в случае захвата крепостных стен запереться в ханском дворце. Для поддержания духа гарнизона он постоянно производил вылазки, поджигая ближайшие дома, которыми прикрывались шахрисабзцы. Уже на пятый день положение осажденных сделалось отчаянным: мясо было съедено, люди не спали пятые сутки, а в воде ощущался крайний недостаток. Сделав вылазку под командой полковника Назарова, защитники города получили несколько баранов и немного воды.

Наконец 7 июля, когда, казалось, сдача города была уже неминуемой, пришло известие о приближении отряда Кауфмана к Самарканду, а на другой день утром шахрисабзцы быстро отступили от крепости. Таким образом, горстка русских отстояла Самарканд, отбив до 40 приступов и потеряв в боях четвертую часть своего состава. В числе особо отличившихся были известные впоследствии художники Верещагин и Каразин, в то время служившие офицерами в туркестанских батальонах.

28 июля с бухарским эмиром был заключен мирный договор, по которому все земли до Зерабулака отошли к России, но и после этого военные действия еще не окончились; восстание наследника бухарского престола Катта-Тюры и необходимость наказать шахрисабзцев за нападение на Самарканд понудило отправить отряд генерала Абрамова для подавления разгоравшегося восстания. Разбив вначале скопища Катта-Тюры под городом Карши, а затем, в следующем году, выдержав жестокий бой с шахрисабзцами у Кули-Калянских озер, Абрамов взял города Шахрисабз и Китаб и низложил мятежных беков, бежавших в Коканд.

Этими последними военными действиями русских войск было закончено завоевание Бухарского ханства. Со смертью эмира Музафера-хана Бухара окончательно успокоилась, и в 1879 г. был заключен новый договор о дружбе, по которому Бухарское ханство было включено в русские границы с признанием им протектората России.

Покорение Хивинского ханства. После занятия русскими войсками левого берега Сырдарьи, на котором был устроен целый ряд наших укреплений, хивинский хан, все еще верящий в силу своих войск и подстрекаемый духовенством, вновь открыл военные действия против русских. Шайки хивинцев-туркмен и киргизов стали переходить Сырдарью и нападать на кочевья киргизов, числившихся русскими подданными; грабя и отбивая у них скот, они создали невозможное для мирной жизни положение.

Постоянно сея смуту и подстрекая русских подданных киргизов к восстанию против России, хивинцы наконец достигли своей цели: среди киргизов Оренбургского края возникли крупные волнения и беспорядки.

К концу 1873 г. грабежи следовавших из Оренбурга в Персию и другие азиатские государства караванов хивинскими туркменами наводили ужас на купцов, а набеги на русскую линию и увод пленных приняли массовый характер. Чтобы положить предел этому, Туркестанский генерал-губернатор обратился к хивинскому хану с письменным требованием возвратить всех русских пленников, запретить своим подданным вмешиваться в дела наших киргизов и заключить торговый договор с Россией.

Предложения не были приняты, хан даже не ответил на письмо генерала Кауфмана, а набеги хивинцев настолько участились, что им стали подвергаться даже русские почтовые станции. Вследствие такого положения весной 1873 г. русские войска выступили в поход против Хивы одновременно из четырех пунктов в составе особо сформированных отрядов:

1) Туркестанского (генерал Кауфман) — 22 роты, 18 сотен и 18 орудий — из Ташкента;

2) Оренбургского (генерал Веревкин) — 15 рот, восемь сотен и восемь орудий — из Оренбурга;

3) Мангышлакского (полковник Ломакин) — 12 рот, восемь сотен и восемь орудий;

4) Красноводского (полковник Маркозов) — восемь рот, шесть сотен, 10 орудий — из Красноводска.

^{Хивинский поход 1873 г. Переход Туркестанского отряда через пески Адам-Крылган. С картины Н. Н. Каразина}

Кроме того, действующим против Хивы войскам была придана Аральская флотилия, состоявшая из пароходов «Самарканд», «Перовский» и трех баржей.

Общее руководство было возложено на генерал-адъютанта фон Кауфмана.

Тяжелый поход предстоял войскам по необозримым пустыням, где изредка встречались колодцы с горько-соленой водой. Сыпучие барханы, знойные ветры и палящая жара были союзниками хивинцев, владения которых отделялись тысячеверстным пространством безлюдных, мертвых пустынь, расстилавшихся до самой Хивы; невдалеке от нее все отряды должны были соединиться и одновременно подступить к хивинской столице.

Бодро двинулись туркестанские и кавказские войска, насчитывавшие в своих рядах многих участников прежних экспедиций и степных походов. Красноводскому отряду с самого начала пришлось углубиться в пески, встречая на каждом шагу страшные, непреодолимые препятствия. Разбив туркмен у колодца Игды 16 марта и преследуя их при палящей жаре свыше 50 верст, казаки взяли около 300 пленных и отбили у неприятеля до 1000 верблюдов и 5000 баранов.