Ông bắt đầu sự nghiệp quân sự vĩ đại của mình sau khi khởi sự thành công ở vùng Transoxania (hiện nay là Uzbekistan) thông qua các chiến dịch quân sự.

Vào khoảng năm 1360, Timur trở nên nổi tiếng với tư cách là một nhà lãnh đạo quân sự có quân chủ yếu là những người thuộc bộ lạc Turk trong khu vực. Ông đã tham gia vào các chiến dịch ở Transoxiana với khả hãn của hãn quốc Sát Hợp Đài. Đồng minh với bản thân cả về nguyên nhân lẫn mối liên hệ gia đình với Qazaghan, kẻ truất ngôi và kẻ hủy diệt Volga Bulgaria, ông xâm lược Khorasan bằng hàng nghìn kỵ binh.[22] Đây là cuộc viễn chinh quân sự thứ hai mà ông dẫn đầu, và thành công của nó đã dẫn đến các hoạt động tiếp theo, trong số đó là việc khuất phục Khwarezm và Urgench.

Sau khi Qazaghan bị sát hại, các tranh chấp nảy sinh giữa nhiều người tranh chấp quyền lực chủ quyền. Tughlugh Timur của Kashgar, khả hãn của Đông hãn quốc Sát Hợp Đài, một hậu duệ khác của Thành Cát Tư hãn, xâm lược, làm gián đoạn cuộc đấu đá nội bộ này. Timur được cử đi đàm phán với kẻ xâm lược nhưng thay vào đó lại tham gia cùng với hắn và được thưởng vùng đất Transoxania. Vào khoảng thời gian này, cha ông qua đời và Timur cũng trở thành thủ lĩnh của Ba Lỗ. Tughlugh sau đó đã cố gắng đưa con trai mình Ilyas Khoja qua Transoxania, nhưng Timur đã đẩy lùi cuộc xâm lược này với một lực lượng nhỏ hơn.