Скоро он объявил войну и своему союзнику – самаркандскому эмиру Хусейну – и одержал над ним победу. Тимурленг захватил Самарканд – один из крупнейших городов Средней Азии – и активизировал военные действия против сына хана Тоглука. Войска того насчитывали (по преувеличенным данным) около 100 тысяч человек, но 80 тысяч из них составляли гарнизоны крепостей и в полевых сражениях почти не участвовали.
Конный отряд Тимура насчитывал всего около двух тысяч человек, но это были испытанные воины, спаянные железной дисциплиной. В ряде боев Тимур-хромец нанес поражения ханским войскам, и к 1370 году их деморализованные остатки отступили за реку Сыр.
После этих успехов Тимур пошел на военную хитрость, которая удалась ему блестяще. От имени ханского сына, командовавшего войсками Тоглука, он разослал комендантам крепостей строжайший приказ оставить вверенные им крепости и с гарнизонами отойти за реку Сыр. Те исполнили повеление.
В 1370 году Тимур стал эмиром в Мавераннахроме – области между реками Амударья и Сырдарья. Он правил от имени потомков Чингисхана, опираясь на войско, кочевую знать и мусульманское духовенство. Своей столицей он сделал город Самарканд.
Завоевательные походы за пределы своих первоначальных владений Тимур начал в 1371 году. К 1380 году он совершил уже 9 таких походов, и вскоре под его властью оказались все соседние области, заселенные узбеками, и большая часть современного Афганистана. Всякое сопротивление монгольскому войску жестоко каралось – после себя полководец Тамерлан оставлял огромные разрушения и воздвигал (по ряду сведений) пирамиды из голов побежденных вражеских воинов.
В 1376 году эмир Тимур оказал военное содействие потомку Чингисхана Тохтамышу, в результате чего последний стал одним из ханов Золотой Орды. Однако Тохтамыш скоро отплатил своему покровителю черной неблагодарностью.
В 1386 году Тамерлан совершил завоевательный поход на Кавказ. Близ Тифлиса его войско сразилось с грузинским и одержало полную победу. Столица Грузии была разрушена. Отважное сопротивление завоевателям оказали защитники крепости Вардзия, вход в которую шел по подземелью. Защитники Вардзии отбили все попытки врага ворваться в крепость через подземный вход. Монголы сумели взять ее с помощью деревянных помостов, которые они спустили на канатах с соседних гор.
Одновременно с Грузией монголами Тимур Хромец была завоевана соседняя Армения.
В 1388 году после длительного сопротивления пал Хорезм, а его столица город Ургенч была разрушена. Теперь все земли по течению реки Джейхун (Амударья) от Памирских гор до Аральского моря стали владениями эмира Тимура. В 1389 году конное войско самаркандского правителя совершило поход в степи к озеру Балхаш, на территорию Семиречья – юга современного Казахстана.
Когда Тимур воевал в Персии, Тохтамыш, ставший ханом Золотой Орды, напал на эмирские владения и разграбил северную их часть. Тимур спешно возвратился в Самарканд и начал тщательно готовиться к большой войне с Золотой Ордой. Его коннице предстояло пройти 2500 километров по засушливым степям.
Хромец совершил три больших похода против хана Тохтамыша – в 1389, 1391 и 1394–1395 годах. В последнем походе самаркандский эмир шел на Золотую Орду по западному побережью Каспия через современный Азербайджан и крепость Дербент.
В июле 1391 года у озера Кергель произошло самое крупное сражение между конными армиями эмира Тимура и хана Тохтамыша. Силы сторон были примерно равными – по 300 тысяч конных воинов, но эти цифры в источниках явно завышены. Битва началась на рассвете взаимной перестрелкой лучников, за которой последовали конные атаки друг на друга. К полудню войско Золотой Орды было разбито и обращено в бегство.
Тимур успешно вел войну против Тохтамыша, но присоединять его владения к себе не стал. Эмирские монгольские войска подвергли разгрому золотоордынскую столицу Сарай-Берке. Тохтамыш со своими войсками и кочевьями не раз спасался бегством в самые отдаленные уголки своих владений.
В походе 1395 года армия Тимура после очередного погрома волжских территорий Золотой Орды дошла до южных границ русской земли и осадила пограничный город-крепость Елец. Его немногочисленные защитники не смогли устоять против неприятеля, и Елец был сожжен. После этого Тамерлан неожиданно повернул назад.
Монгольские завоевания Персии и соседнего Закавказья продолжались с 1392 по 1398 год. Решающее сражение между эмирской армией и персидским войском шаха Мансура произошло близ Патилы в 1394 году. Персы энергично атаковали вражеский центр и едва не сломили его сопротивление. Тимур сам возглавил контратаку тяжелой панцырной конницы, которая стала победной. Персы подверглись полному разгрому. Эта победа позволила Тимурленгу полностью подчинить себе Персию.