В 1118 г. умер глава династии Сельджукидов Мухаммад I (1105–1118). Против его наследника Махмуда тут же выступил Санджар, который силой заставил Махмуда заключить договор. Санджар добился своего признания в качестве главы Сельджукидов, но одновременно с этим был вынужден отдать управление западных районов империи представителям других ветвей династии. Таким образом в начале XII в. Сельджукский султанат окончательно раскололся на несколько независимых и полунезависимых владений: Хорасанский (Восточносельджукский), Иракский и Румский султанаты.
Хорасанский, или Восточносельджукский султанат был основан Санджаром (1118–1157), четвертым сыном Малик-шаха, и вся история этого государства была связана с деятельностью этого правителя. Территория султаната — вместе с вассальными Хорезмом, Систаном, Газной и Мавераннахром — включала в себя практически всю Среднюю Азию, Иран и Афганистан; столицей султаната был г. Мерв.
Все время правления Санджара прошло в войнах со своими вассалами, с иракскими Сельджукидами и с вторгшимися из Синьцзяна киданями. В сентябре 1141 г. под Самаркандом восточные сельджуки были разгромлены киданями, а сам Санджар еле ушел из окружения. Кидани захватили Бухару и наложили дань на хорезмшаха. Некоторое время после поражения Санджару еще удавалось поддерживать единство своей державы. Он, в частности, вернул в вассальную зависимость хорезмшаха Атсыза (1127–1156), который разграбил Бухару в 1139 г., а в 1141 г. — захватил Сарахс и Мерв и увез к себе в Хорезм султанскую казну. Санджар сначала восстановил свою власть в Мерве, а затем осадил столицу хорезмшаха Ургенч, вынудив того вернуть награбленные сокровища. В 1152 г. Санджар разгромил у Герата войско другого своего вассала гуридского султана Ала ад-Дина I, отказавшегося платить Санджару дань.
Воспользовавшись ослаблением восточных Сельджукидов, против них взбунтовались огузы, вытесненные из Мавераннахра киданями и кочевавшие в Балхской области. Огузы платили дань за пользование землей и пастбищами султана и испытывали недовольство произволом его чиновников, увеличивших размер выплат. В 1153 г. между Мервом и Балхом огузы разбили армию Санджара, а его самого взяли в плен. Вслед за этим огузы разграбили Мерв, Туе и Нишапур. В 1156 г. Санджар бежал из плена в Мерв, но нашел там пустую казну. Никто из вассалов не пришел ему на помощь. В 1157 г. Санджар умер, после чего Восточносельджукский султанат распался на мелкие владения, во главе которых встали бывшие военачальники Санджара и огузские вожди.
Иракский султанат, доставшийся Махмуду II (1118–1131), просуществовал с 1118 по 1194 г. Султанат не был централизованным государством, а представлял собой конгломерат фактически не зависимых друг от друга владений сельджукских военачальников в Сирии, Палестине, Ираке и Иране. Большая часть государственных земель была роздана эмирам в качестве «икта», что только усиливало их самостоятельность.
Политической раздробленностью Иракского султаната не преминули воспользоваться его вассалы. Так, грузинский царь Давид IV Строитель (1089–1125) прекратил выплату дани Махмуду и нанес ему военное поражение в 1121 г. Однако главными противниками западносельджукских султанов стали крестоносцы, создавшие в начале XII в. вокруг Эдессы, Антиохии, Триполи и Иерусалима свои государства, и египетские султаны Айюбиды (1169–1252). Общим врагом как Сельджукидов, так и Аббасидов были исмаилиты, под контролем которых находились несколько городов и областей Сирии и Ирана.
Одним из последствий междоусобиц, охвативших державу Сельджукидов в конце XI — первые десятилетия XII в., был рост политического влияния багдадских халифов. Получение инвеституры от халифа стало важным аргументом в династических спорах Сельджукидов. С усилением внутренней слабости Иракского султаната уменьшалась и политическая и экономическая зависимость халифов от сельджукских владык. В 1126 г. халиф ал-Мустаршид (1118–1135) прекратил выплату дани Махмуду II и сумел отразить атаку султана, осадившего Багдад. Ал-Мустаршид и его преемник ар-Рашид (1135–1136) были убиты исмаилитами, и средневековые арабские историки отмечали, что к этим убийствам могли быть причастны и Сельджукиды. Халиф ал-Муктафи (1136–1160) пошел еще дальше и, несмотря на вооруженное сопротивление султана Мухаммада II (1153–1159), поставил под свою власть почти весь Ирак. Халиф ал-Мустанджид (1160–1170) покончил с наиболее сильным союзником Сельджукидов в Центральном Ираке — шиитской бедуинской династией эмиров Мазъадитов. Окончательную независимость халифы обрели при ал-Мустади (1170–1180), опиравшемся на поддержку Айюбидов, которые в 1171 г. вернули Египет в лоно суннитского ислама.
Расширяя территорию халифата на восток за счет владений последнего сельджукского султана Тогрула III (1176–1194), халиф ан-Насир (1180–1225) оказывал поддержку его политическим противникам — хорезмшахам. Ан-Насир рассчитывал на то, что хорезмшах Текиш (1172–1200) будет его верным вассалом. Однако желание того сохранить самостоятельность и общее усиление государства хорезмшахов при Мухаммаде II (1200–1220) заставило халифа искать ему противовес в лице исмаилитов и султанов Гура, а позднее — монголов.
Еще одна часть бывшей империи Великих Сельджуков располагалась на территории Малой Азии. Проникновение сельджуков в этот регион представляло собой продожительный процесс кочевой миграции. В XI–XII вв. в Малую Азию переселилось около 200–300 тыс. сельджуков. По оценкам исследователей, соотношение между переселенцами и местными жителями составляло один к десяти.
Часть тюркских переселенцев были оседлыми, и они устремились в малоазийские города. Однако большую часть составляли кочевники и полукочевники, которые сохранили свой образ жизни и совершали набеги на земледельческие области Византии и Киликийской Армении. Несмотря на сравнительно небольшую численность тюрок, своими периодическими набегами они довольно быстро разрушали привычный образ жизни местного оседлого населения, которое уничтожалось, уводилось в плен или бежало с насиженных мест. Освоение тюрками византийского мира принимало различные формы — от вытеснения греков с их земель, приводившего к депопуляции территорий, до исламизации греков, оказавшихся под властью тюрок.
После победы при Манцикерте сельджуки за короткое время овладели рядом византийских городов и стали образовывать свои эмираты. В Севастии (совр. Сивас) утвердилась династия эмиров Данишмандидов (1071–1174), в Никее (совр. Изник) — эмир Сулайман ибн Куталмыш (1077–1086) из боковой ветви Сельджукидов. В 1081 г. Сулайман заключил договор с императором Алексеем I Комнином, по которому границей между владениями Византии и сельджуков признавалась р. Драконт. Никея стала столицей основанного Сулайманом Румского султаната (1077–1307), получившего свое название по арабскому наименованию Византии «ар-Рум».
Под напором крестоносцев, осадивших Никею в 1097 г., сельджуки вернули город византийскому императору. Они утратили значительную часть завоеванных ранее территорий, были вытеснены на Анатолийское нагорье, но сохранились как самостоятельное государство. Столицу султаната перенесли в город Иконий (совр. Конья), в связи с чем Румский султанат известен также как «(И)конийский».
В XII в. сельджукские султаны Кылыч-Арслан I (1092–1107) и Кылыч-Арслан II (1156–1192) расширили территорию султаната за счет владений Данишмандидов (в Сивасе и Малатье), которые к 1178 г. потерпели окончательное поражение в борьбе с султанами Рума. В 1176 г. при Мириокефале сельджуки разгромили армию императора Мануила I Комнина (1143–1180), что сильно подорвало военную мощь Византии. Султан Кылыч-Арслан II по древнему обычаю разделил страну на 11 уделов между своими девятью сыновьями, братом и племянником. Это надолго ввергло султанат в междоусобные войны. Изменились и внешние условия его существования.
Захват Константинополя в 1204 г. участниками IV Крестового похода привел к созданию на месте Византийской империи нескольких государств: крестоносной Латинской империи на Балканах, Никейской империи на западе Малой Азии и Трапезундской империи на южном побережье Черного моря.