Det første folk, der vides at have talt et mongolsk sprog, var khitanerne. Dette folk, der blev omtalt fra det 5. århundrede e.Kr. og boede i Manchuriets skove, havde kontakt med tyrkerne og uighurerne. I 924 besejrede deres leder, Abaoji, kirgiserne og tilbød uighurerne muligheden for at bosætte sig i deres tidligere land. Khitanerne erobrede det nordlige Kina, som de regerede under dynastiets navn Liao (907-1125), indtil de blev fortrængt af juchenerne, der også stammer fra Manchuriet, og som grundlagde Jin (Juchen)-dynastiet (1115-1234) i det nordlige Kina, der igen blev afløst af endnu et altaisk folk, nemlig mongolerne. Cathay, en tidlig vestlig betegnelse for Kina, stammer fra navnet Khitan (Khitai). Udbredelsen af dette navn, der stadig bruges på russisk om Kina, er blot et tegn på khitanernes ekstraordinære indflydelse på historien.
Fordrevet fra Kina af juchenerne flyttede nogle khitanere i 1124 vestpå under Yelü Dashis ledelse og oprettede staten Karakhitan (Black Khitai, eller Western Liao). Dens centrum lå i Semirechye og Chu-dalen, hvor byen Balāsaghūn var beliggende. Balāsaghūn, der blev grundlagt af sogdierne, var på det tidspunkt besat af de muslimske karakhanider (qarakhanider), et tyrkisk folk, der var nært beslægtet med uighurerne, og hvis herskerhus sandsynligvis nedstammede fra karlukkerne. Karakhaniderne, som blev muslimer i midten af det 10. århundrede, herskede over både Semirechye og Tarimbækkenet syd for Tien Shan. Mens Balāsaghūn forblev deres vigtigste herskers residens, synes Kashgar at have fungeret som en religiøs og kulturel metropol. I 992 besatte de Bukhara, der tidligere havde været hovedstad for det iranske Sāmānid-dynasti (819-1005), under hvis velvillige styre byerne i Transoxanien var blevet berømte centre for islamisk kultur og lærdom.
Karakhaniderne bevarede steppeverdenens stammetraditioner i langt højere grad end andre muslimske tyrkiske dynastier, såsom ghaznaviderne eller seljukkerne, men de viste sig ikke mindre dygtige til at kombinere den indfødte tyrkiske og iransk-islamiske kultur. Det tidligste bevarede værk af tyrkisk litteratur, der er præget af islamiske værdier, Kutudgu bilig (“Viden, der fører til lykke”; eng. overs. The Wisdom of Royal Glory), blev skrevet af Yusuf Khass Hajib af Balāsaghūn i stil med samtidens iransk-islamiske “spejle for prinser” og blev færdiggjort i Kashgar i 1069-1070. Næsten samtidig med den blev Dīwān lughat al-Turk (1072-74; Compendium of the Turkic Dialects), en arabisk ordbog over khakani, den mellemtyrkiske dialekt, der tales af karakhaniderne, skrevet af Maḥmūd al-Kāshgarī.
Fra slutningen af det 11. århundrede blev karakhaniderne i Transoxanien vasaller under seljukkerne, som på dette tidspunkt allerede var herre over store dele af Mellemøsten. Ikke desto mindre havde karakhitanerne sat deres lid til at erhverve seljukkernes løst kontrollerede østlige provinser. I 1137 havde Yelü Dashi opnået underkastelse fra den karakhanidiske hersker Maḥmūd II, og i 1141 besejrede han i et slag nær Samarkand på afgørende vis den sidste “store seljukkiske” sultan, Sanjar, i et slag. De områder, der var under karakhitansk hegemoni, strakte sig nu over hele Centralasien så langt som til den nordlige bred af Amu Darya og truede Khwārezm, der ligger i Amu Darya-deltaet. Deres greb om dette enorme domæne blev imidlertid endeligt knust i 1211 ved de kombinerede aktioner af Khwārezm-shah ʿAlāʾ al-Dīn Muḥammad (1200-20) og Küchlüg Khan, en flygtet naimansk høvding på flugt fra Djengis Khans mongoler.