По направлению штурма с юго-восточной стороны крепости построили три линии параллелей (окопов), ходы сообщения, редуты. Возвели осадные батареи. Текинцы — до 20—25 тыс. человек ополчения (в том числе 4—6 тыс. всадников) с 5 тыс. устаревших ружей и 3 орудиями — боролись насмерть.

«Против современного типа войска, — отмечал А. Н. Куропаткин, — вооружённого скорострельным оружием, боролось население, в котором каждый мужчина считался воином, но главным своим оружием считал «клыч», т. е. шашку, и главным видом боя — бой рукопашный» (312, кн. 2, с. 143).

Особенно страшны были их вылазки. Они крались как кошки всегда ночью, бросались сразу как тигры. На вылазки ходили босые, с засученными рукавами, с подобранными халатами, вооружённые шашками, пиками или русскими штыками. Ружей на вылазку не брали. Как правило, впереди шли самые отчаянные, настоящие бойцы. Подбирались к траншее и, крикнув: «Алла! Магома!», пускали в ход шашки. За передовыми бойцами шла команда, наподобие наших санитаров, обязанностью которой было уносить раненых, подбирать убитых. Сзади же всех крались аламанщики, или грабители. Аламанщиками брали мальчишек лет 14-15. Грабили ловко: за несколько минут успевали обшарить всю траншею, подбирали оружие, раздевали донага убитых, не брезговали ничем. Нередко вместе с ними ходили и женщины с мешками для сбора добычи. Русские, пока не познали текинских сноровок, многое теряли во время этих вылазок. В вылазках участвовало от 4 до 12 тыс. человек (47а, с. 289—293). Всего было совершено три вылазки: 28, 30 декабря 1880 г. и 4 января 1881 г. Наиболее знаменитой была последняя, в которой участвовало 12 тыс. человек. Текинцам удалось утащить одно горное орудие и вместе с ним уцелевшего наводчика Агафона Никитина. Защитники крепости обрадовались, что им посчастливилось захватить живьём «топчибашу», т. е. артиллериста, который научит их стрелять из пушек. Но Никитин, поняв, что от него требуют, наотрез отказался стрелять. Тогда азиаты стали его мучить: отрубили пальцы на руках, отрезали уши, вырезали на спине полосу кожи, потом положили живого на огонь и начали бить… Так он умер в страшных мучениях! (171а, с. 165). Хотя ночные вылазки причиняли много неприятностей, они не смогли сорвать осаду крепости.

В Татьянин день, 12 (25) января 1881 г., после подрыва крепостной стены (было заложено 72 пуда пороха) и артиллерийской бомбардировки три колонны русского отряда с криками «Ура!» бросились на штурм. Колонна полковника Куропаткина ринулась в обвал, полковник Козелков одновременно занял брешь в стене, пробитую артиллерией, а колонна Гайдарова влезла на стену по осадным лестницам. Вскоре все они проникли в крепость, сплошь заставленную кибитками. Подавляющее превосходство русских войск в вооружении, сосредоточение Скобелевым до ²/з сил отряда (около 7 тыс. человек, 79 орудий, 15 ракетных станков) на направлении штурма обеспечили успех. Текинцы дорого заплатили за оборону, потеряв более 6 тыс. человек. Утраты русских составили 398 человек, из них 59 убитых (307, т. III, с. 196-198).

После падения Геок-Тепе 18 января Куропаткиным было занято крупное текинское селение Асхабад — г. Полторацк (1919-1927), Ашхабад (1927-1992), ныне Ашгабат.

В конце марта предводитель текинской обороны Дыкма Сердар явился в Асхабад, вручил Скобелеву свою саблю, которую и получил обратно, после того как поклялся верно служить белому царю (47а, с. 305—307). Вскоре пришло всё население, прося о принятии в русское подданство.

В Зимнем дворце был назначен «большой выход с благодарственным молебствованием». Скобелев был произведён в генералы от инфантерии и получил орден Георгия 2 степени.

Д. А. Милютин записал, что овладение Геок-Тепе «несомненно, поправит наше положение не только в Закаспийском крае, но и в целой Азии» (187, т. 4, с. 17). Было совершенно ясно, что на сей раз в роли неудачника оказался Джон Буль, потерпевший ряд поражений в Афганистане и Южной Африке.

С окончанием военных действий и постепенным возвращением в свои дома бежавших в пустыню жителей 6 мая 1881 г. Ахалтекинский оазис был включён в Закаспийский военный отдел, преобразованный в Закаспийскую область в составе Туркестанского генерал-губернаторства. Административным центром области стал Асхабад. Первым начальником области был назначен генерал Рерберг (171а, с. 166).

Желая ослабить впечатление от учинённого в Геок-Тепе разгрома, Петербург объявил о прощении туркменских патриотов, сражавшихся в оазисе. Туркмены получали землю, одежду, продовольствие, им оказывалась медицинская помощь.

Серьёзное внимание было уделено привлечению на сторону Российской империи феодальной знати. Отдельные представители племенной верхушки получили звание офицеров местной «милиции». Пятеро из них во главе с Дыкма Сердаром прибыли в Петербург в качестве делегации туркестанских старшин и были тепло приняты царём и военным министром.

После образования Закаспийской области свою независимость сохраняли лишь племена Тедженского, Мервского и Пендинского оазисов.

На часть этих территорий претендовал иранский шах, войска которого нападали на селения туркмен, разрушали ирригационные сооружения, отводили воду с полей. Лондон поддерживая притязания Персии на туркменские земли, в частности на Мерв, стремясь создать из него «независимое» государство под протекторатом Афганистана или Ирана, с тем чтобы стать его фактическим хозяином. Пресса особенно подчёркивала роль Мерва для защиты Индии. Как и в других крупных городах Средней Азии, жители Мерва не были единодушны в вопросе о политической ориентации. Большая его часть, преимущественно трудящаяся, стремилась к прекращению кровопролитных войн, к сближению с Россией. Меньшая, прежде всего родоплеменная верхушка и мусульманское духовенство, противилась ориентации на Россию. Отсутствие согласия среди населения было использовано недругами России. Они возбуждали антирусские настроения, доставляли в Мерв английское оружие и боеприпасы. Однако эти усилия успеха не имели. Взятие Геок-Тепе предопределило судьбу всей Туркмении. В январе 1884 г. на Собрании народных представителей Мервского оазиса, расположенного по течению реки Мургаба, было принято решение о добровольном присоединении оазиса к России (312, с. 145). Участвующий в обсуждении влиятельный Махтумкули-хан от имени всех присутствующих заявил, что «мервский народ безусловно принимает русское подданство… и для управления собой желает иметь русского начальника» (309, с. 149). Город был принят в русское подданство: ему предоставлялось внутреннее самоуправление, запрещались рабство и работорговля. В марте 1884 г. в Мерве (Мары) расположились царские войска. Великобритания «рассматривала Мерв как стратегический пункт, с которого можно угрожать Афганистану и Индии», — писал министр иностранных дел Н. К. Гирс в своём отчёте царю (39, 1884 г., л. 71).

К 1885 г. в состав России добровольно вошли Атрек, Теджен и Пендинский оазис. В 1882 г. на территории Туркмении была образована Закаспийская область в составе Кавказского наместничества. В 1890-1897 гг. она находилась в непосредственном ведении Военного министерства, затем была включена в Туркестанское генерал-губернаторство. Завоевание Средней Азии было закончено в 1885 г.

В первой половине 1885 г. Российская империя пребывала в тревожном состоянии ожидания войны с Англией из-за афганского вопроса. После присоединения к России в 1884 г. района Мерва возник острый англо-русский конфликт, связанный с так называемым афганским разграничением. Для установления чётких границ между Россией и Афганистаном была создана англорусская комиссия. Петербург ещё в 1882 г. предложил Лондону установить афганскую границу на основании этнографического и географического принципов. Пока шли переговоры об отправлении русского комиссара, афганские отряды выдвинулись к северу и заняли оазис Пенде между реками Кушкой и Мургабом. В ответ на это русский отряд был двинут к реке Кушке. Оба правительства согласились остановить дальнейшее движение отрядов (4 и 5 марта). Невзирая на это, по настоянию англичан в марте 1885 г. афганские войска переправились через Кушку с целью захватить при разграничении возможно больше спорных территорий. 18(30) марта в районе моста Таш-Кепри между русским отрядом генерала А. В. Комарова (1500 человек) и афганским подразделением (2600 всадников и 1900 пехотинцев) произошло вооружённое столкновение. Афганский отряд был разбит и рассеян, потеряв до 500 человек убитыми, всю артиллерию (8 орудий), два знамени и весь лагерь с запасами и обозом. Обгоняя отходивших афганцев, в паническом страхе бежали их британские советники.