Het eerste volk waarvan bekend is dat het een Mongoolse taal sprak, waren de Khitanen. Dit volk, dat in de wouden van Mantsjoerije leefde en wordt vermeld vanaf de 5e eeuw n.C., had contacten met de Turken en met de Oeigoeren. In 924 versloeg hun leider, Abaoji, de Kyrgyzen en bood de Oeigoeren de mogelijkheid van een hervestiging in hun vroegere land. De Khitans veroverden Noord-China, dat zij regeerden onder de dynastieke naam Liao (907-1125) totdat zij werden verdreven door de Juchen, eveneens afkomstig uit Mantsjoerije, die de Jin (Juchen) dynastie (1115-1234) van Noord-China stichtten, die op haar beurt werd vervangen door die van weer een ander Altaïsch volk, de Mongolen. Cathay, een vroege westerse benaming van China, is afgeleid van de naam Khitan (Khitai). De verspreiding van deze naam, die in het Russisch nog steeds voor China wordt gebruikt, is slechts één teken van de buitengewone invloed van de Khitans op de geschiedenis.
Door de Juchen uit China verdreven, trokken in 1124 enkele Khitanen onder leiding van Yelü Dashi westwaarts en stichtten de Karakhitische (Zwarte Khitai, of Westelijke Liao) staat. Het centrum ervan lag in de Semirechye en de Chu-vallei, waar de stad Balāsaghūn was gelegen. Balāsaghūn werd gesticht door de Sogdians en was toen bezet door de islamitische Karakhaniden (Qarakhaniden), een Turks volk dat nauw verwant was met de Oeigoeren en waarvan het heersershuis waarschijnlijk afstamde van de Karluken. De Karakhaniden, die in het midden van de 10e eeuw moslim werden, heersten zowel over de Semirechye als over het Tarim-bekken ten zuiden van de Tien Shan. Terwijl Balāsaghūn de residentie van hun voornaamste heerser bleef, schijnt Kashgar als een religieuze en culturele metropool te hebben gefungeerd. In 992 bezetten zij Bukhara, voorheen de hoofdstad van de Iraanse Sāmānid dynastie (819-1005), onder wiens goedaardige heerschappij de steden van Transoxanië gevierde centra van islamitische cultuur en geleerdheid waren geworden.
De Karakhaniden handhaafden de stamtradities van de steppewereld in veel sterkere mate dan andere islamitische Turkse dynastieën, zoals de Ghaznaviden of de Seltsjoeken, maar zij bleken niet minder bedreven in het combineren van de inheemse Turkse en de Irano-islamitische cultuur. Het vroegste bewaard gebleven werk van Turkse literatuur gevormd door islamitische waarden, de Kutudgu bilig (“Kennis die tot geluk leidt”; Eng. trans. The Wisdom of Royal Glory), werd geschreven door Yusuf Khass Hajib van Balāsaghūn in de stijl van eigentijdse Irano-islamitische “spiegels voor prinsen” en werd voltooid in Kashgar in 1069-1070. Bijna gelijktijdig verscheen de Dīwān lughat al-Turk (1072-74; Compendium van de Turkse Dialecten), een Arabisch woordenboek van Khakani, het Midden-Turkse dialect dat door de Karakhaniden gesproken werd en geschreven werd door Maḥmūd al-Kāshgarī.
Vanaf het einde van de 11e eeuw werden de Karakhaniden in Transoxania vazallen van de Seltsjoeken, die tegen die tijd al meester waren over een groot deel van het Midden-Oosten. Niettemin hadden de Karakhaniden hun zinnen gezet op het verwerven van de oostelijke provincies van de Seltsjoeken, die zij losjes in handen hadden. In 1137 had Yelü Dashi de onderwerping van de Karakhanidische heerser Maḥmūd II verkregen, en in 1141 versloeg hij in een veldslag bij Samarkand op beslissende wijze de laatste “Grote Seljuq” sultan, Sanjar. Het gebied onder Karachitaanse hegemonie strekte zich nu uit over Centraal-Azië tot aan de noordelijke oever van de Amu Darya en bedreigde Khwārezm, gelegen in de Amu Darya-delta. Hun greep op dit uitgestrekte domein werd echter uiteindelijk verbroken in 1211, door de gecombineerde acties van de Khwārezm-Shah ʿAlāʾ al-Dīn Muḥammad (1200-20) en Küchlüg Khan, een gevluchte Naiman-chef op de vlucht voor de Mongolen van Genghis Khan.