Với lòng trung thành với các nhà cai trị khác trong khu vực, ông đã trải qua 10 năm tiếp theo để giành lãnh thổ, hỗ trợ Kim Trướng hãn quốc trong cuộc chiến chống Nga và đánh bại nhiều quân đội lớn. Nhưng đó chỉ là sự khởi đầu của những nỗ lực của ông, và năm 1383, Thiếp Mộc Nhi bắt đầu loạt chinh phục Ba Tư của mình, thách thức nhiều triều đại đối địch trong nỗ lực bảo vệ đế quốc của ông và mở rộng lãnh thổ của ông.

Sau cái chết của Abu Sa'id, người cai trị hãn quốc Y Nhi, vào năm 1335, có một khoảng trống quyền lực ở Ba Tư. Cuối cùng, Ba Tư rơi vào nội loạn, phân ra thành các nước Muzaffarid, Kartid, Eretnid, Chobanid, Injuid, Jalayirid và Sarbadar. Năm 1383, Timur bắt đầu cuộc chinh phục quân sự kéo dài của mình đối với Ba Tư, mặc dù ông đã cai trị phần lớn Khorasan của Ba Tư vào năm 1381, sau khi Khwaja Mas'ud, của nước Sarbadar đầu hàng. Timur bắt đầu chiến dịch Ba Tư của mình với Herat, kinh đô của Kartid. Khi Herat không đầu hàng, ông đã biến thành phố thành đống đổ nát và tàn sát hầu hết người dân ở đó; nó vẫn còn trong đống đổ nát cho đến khi Shah Rukh ra lệnh tái thiết.[27] Sau đó Timur cử một vị Tướng quân đi đánh chiếm lực lượng nổi loạn ở Kandahar. Với việc chiếm được Herat, vương quốc Kartid đầu hàng và trở thành chư hầu của Timur; nó sau đó đã bị thôn tính hoàn toàn chưa đầy một thập kỷ sau đó vào năm 1389 bởi Miran Shah, con trai của Timur.

Sau đó Timur tiến về phía tây để đánh chiếm dãy núi Zagros, đi qua Mazandaran. Trong chuyến chinh phục qua phía bắc Ba Tư, ông đã chiếm được thị trấn Tehran lúc bấy giờ, thị trấn này đã chủ trương đầu hàng và do đó được đối xử nhân từ. Ông đã bao vây Soltaniyeh vào năm 1384. Người dân ở Khorasan nổi dậy một năm sau đó, vì vậy Timur đã tiêu diệt Isfizar, và các tù nhân thiêu sống trên tường. Năm tiếp theo, vương quốc Sistan, dưới triều đại Mihrabanid, bị tàn phá và kinh đô của nó tại Zaranj bị phá hủy. Timur sau đó quay trở lại kinh đô Samarkand của mình, nơi ông bắt đầu lập kế hoạch cho chiến dịch Gruzia và cuộc xâm lược Kim Trướng của mình. Năm 1386, Timur đi qua Mazandaran khi cố gắng chiếm Zagros. Ông đi đến gần thành phố Soltaniyeh, nơi ông đã chiếm được trước đó nhưng thay vào đó quay về phía bắc và chiếm được Tabriz với ít sự kháng cự, cùng với Maragha. Ông ta ra lệnh đánh thuế nặng người dân, giao quyền thu thuế cho Adil Aqa, người cũng được trao quyền kiểm soát Soltaniyeh. Adil sau đó bị xử tử vì Timur nghi ngờ ông ta tham nhũng.

Sau đó Timur chuyển hướng lên phía bắc để bắt đầu các chiến dịch chinh phục Gruzia và Kim Trướng, tạm dừng cuộc xâm lược toàn diện vào Ba Tư. Sau khi chiếm đa số miền Đông Ba Tư và đánh bại khả hãn Kim Trướng, Tokhtamysh, Thiếp Mộc Nhi và quân đội của ông đã chiếm đóng Moskva trong một năm. Tuy nhiên, trong thời gian ông vắng mặt ở Ba Tư, các cuộc nổi loạn lớn đã nổ ra để giành lại sự thống trị trong khu vực, nhưng tất cả đều bị quân đội của Thiếp Mộc Nhi đàn áp thẳng tay. Khi trở về, ông thấy các tướng lĩnh của mình đã làm rất tốt trong việc bảo vệ các thành phố và vùng đất mà ông đã chinh phục được ở Ba Tư. Mặc dù còn nhiều người nổi dậy, và con trai của ông, Miran Shah, người có thể đã nhiếp chính khi ông vắng mặt ở Ba Tư, bị buộc phải thôn tính các quốc gia chư hầu nổi loạn, tài sản của ông vẫn còn. Vì vậy, ông tiến hành đánh chiếm phần còn lại của Ba Tư, cụ thể là hai thành phố lớn phía nam Isfahan và Shiraz. Khi ông cùng quân đội của mình đến Isfahan vào năm 1387, chính quyền thành phố ngay lập tức đầu hàng; ông đối xử với họ với lòng thương xót tương đối như ông vẫn thường làm với các thành phố chủ động đầu hàng (không giống như Herat). Tuy nhiên, sau khi chính quyền Isfahan nổi dậy chống lại chính sách thuế của Timur bằng cách giết những người thu thuế và một số binh lính của Timur, ông đã ra lệnh thảm sát nhân dân của thành phố; số người chết được ước tính là từ 100.000 đến 200.000 người.[28] Một nhân chứng tận mắt đếm được hơn 28 tòa tháp được xây dựng với khoảng 1.500 thủ cấp mỗi tháp.[29] Điều này được mô tả là "việc sử dụng khủng bố có hệ thống chống lại các thị trấn... một yếu tố không thể thiếu trong yếu tố chiến lược của Tamerlane", mà ông ta coi là ngăn chặn đổ máu bằng cách ngăn cản sự kháng cự. Các cuộc tàn sát của ông là có chọn lọc và ông dung tha những người có tài năng về nghệ thuật và giáo dục. Điều này sau đó sẽ ảnh hưởng đến người chinh phục Ba Tư vĩ đại tiếp theo: Nader Shah.

Sau đó Timur bắt đầu một chiến dịch kéo dài 5 năm về phía tây vào năm 1392, tấn công người Kurd ở Ba Tư. Năm 1393, Shiraz bị chiếm đóng sau khi đầu hàng, và Muzaffarid trở thành nước chư hầu của Timur, mặc dù hoàng tử Shah Mansur sau đó nổi dậy nhưng bị đánh bại, và Muzafarid bị thôn tính hoàn toàn. Ngay sau khi Gruzia bị tàn phá đến nỗi Kim Trướng không thể sử dụng nó để đe dọa miền bắc Iran. Cùng năm đó, Timur bất ngờ chiếm được Baghdad vào tháng 8 bằng cách hành quân đến đó chỉ trong tám ngày từ Shiraz. Sultan Ahmad Jalayir chạy trốn đến Syria, nơi Mamluk Sultan Barquq bảo vệ ông và giết các sứ giả được phái đến của Timur. Timur để hoàng tử Sarbadar Khwaja Mas'ud cai quản Baghdad, nhưng ông đã phải bỏ chạy khi Ahmad Jalayir trở lại. Ahmad không được tôn trọng nhưng đã nhận được một số trợ giúp nguy hiểm từ Qara Yusuf của Qara Qoyunlu; ông bỏ trốn một lần nữa vào năm 1399 khi Timur đem quân đến tái chiếm Baghdad, lần này là đến đế quốc Ottoman.

Chiến tranh với Tokhtamysh

Trong khi đó, Tokhtamysh, nay là khả hãn của hãn quốc Kim Trướng, đã quay lưng lại với người bảo trợ của mình và vào năm 1385, xâm lược Azerbaijan. Phản ứng không thể tránh khỏi của Timur dẫn đến cuộc chiến Tokhtamysh – Timur. Trong giai đoạn đầu của cuộc chiến, Timur đã giành được một chiến thắng trong trận sông Kondurcha. Sau trận chiến, Tokhtamysh và một số quân của ông được phép trốn thoát. Sau thất bại đầu tiên của Tokhtamysh, Timur xâm lược Muscovy ở phía bắc của Tokhtamysh. Quân đội của Timur đốt cháy Ryazan và tiến về Moskva. Tuy nhiên quân của ông phải rút đi trước khi đến sông Oka bởi chiến dịch đổi mới của Tokhtamysh ở phía nam.[30]

Trong giai đoạn đầu của cuộc xung đột với Tokhtamysh, Timur đã dẫn đầu một đội quân hơn 100.000 người tiến hơn 700 dặm về phía bắc vào thảo nguyên. Sau đó ông tiến về phía tây khoảng 1.000 dặm tiến trong một mặt trận hơn 10 dặm rộng. Trong cuộc tiến công này, quân đội của Timur đã tiến đủ xa về phía bắc để ở trong một vùng có những ngày hè rất dài khiến binh lính Hồi giáo của ông phàn nàn về việc phải duy trì một lịch trình cầu nguyện dài. Sau đó, quân đội của Tokhtamysh tiến vào bờ đông sông Volga ở vùng Orenburg và bị tiêu diệt trong trận sông Kondurcha, năm 1391.

Trong giai đoạn thứ hai của cuộc xung đột, Timur đã đi một con đường khác để đánh Tokhtamysh bằng cách xâm lược vương quốc Tokhtamysh qua vùng Kavkaz. Năm 1395, Timur đánh bại Tokhtamysh trong trận sông Terek, kết thúc cuộc đấu tranh giữa hai vị vua. Tokhtamysh không thể khôi phục lại quyền lực và uy tín của mình, và ông đã bị giết khoảng một thập kỷ sau đó tại khu vực Tyumen ngày nay. Trong suốt các chiến dịch của Timur, quân đội của ông đã phá hủy Sarai, kinh đô của Kim Trướng, và Astrakhan, sau đó làm gián đoạn Con đường Tơ lụa của quốc gia này. Hãn quốc Kim Trướng không còn nắm giữ quyền lực sau trận thua Timur.

Ismaili

Vào tháng 5 năm 1393, quân đội của Timur xâm lược Anjudan, làm tê liệt làng Ismaili ở đây chỉ một năm sau cuộc tấn công của ông vào một làng Ismaili khác ở Mazandaran. Ngôi làng đã được chuẩn bị cho cuộc tấn công, bằng chứng là pháo đài và hệ thống đường hầm của nó được gia cố. Không nản lòng, binh lính của Timur tràn vào các đường hầm bằng cách băng qua một con kênh trên đó. Người ta vẫn chưa hiểu rõ lý do Timur tấn công ngôi làng này. Tuy nhiên, có ý kiến cho rằng những thuyết phục về tôn giáo và coi ông như một người thực thi thánh ý có thể đã góp phần thúc đẩy ông.[31] Nhà sử học Ba Tư Khwandamir giải thích rằng sự hiện diện của người Ismaili ngày càng trở nên mạnh mẽ hơn về mặt chính trị ở Iraq thuộc Ba Tư. Một nhóm người dân địa phương trong khu vực không hài lòng với điều này và Khwandamir cho rằng những người dân địa phương này đã tập hợp và khiếu nại với Timur, và điều đó có lẽ đã kích động cuộc tấn công của ông vào làng Ismaili ở Anjudan lúc đó.[31]