強占伊犁和帕米爾
（一）強占伊犁
沙俄在南下的同時，并沒有忘記東方中國新疆的領土。1857年，原喀什葛爾封建貴族后裔倭里罕從浩罕國率軍占領喀什葛爾，沙俄認為這是向新疆滲透的一個極好機會。沙俄外交部亞洲司司長卡瓦列夫斯基建議俄國進行積極干預。俄國陸軍大臣在給西伯利亞獨立軍團軍團長的一封公函中，明確指示：
“派一位有經驗的，而且是可靠的人前往喀什葛爾以了解該地發生起義的進展情況。只是必須遵守一條：被派去的人只能領受口頭指示，在他身上絕不能以任何借口攜帶可能暴露他的地位和身份的任何文件。
由閣下酌定，加強我們在外伊犁邊區的部隊，無論是已派往離中國邊界不遠的艾達爾雷天然界限地區和察林河上的部隊，還是派往維爾納要塞以南沿喀什葛爾邊界一線的部隊，都要加強。
如果在喀什葛爾恢復了不依賴中國政府的舊王朝，該王朝的代表向您請求援助或協助的話，那就不要拒絕他們的請求，在殷勤地接待了喀什葛爾新政權的使者后，您就請政府準許對此事采取進一步行動。同時，鑒于當前的形勢，應作好協助的準備。”
1864年，沙俄通過與清政府簽訂《中俄勘分西北界約記》，割占中國西北44萬多平方公里的土地。沙俄并沒有滿足于此，將覬覦的目光瞄向中國的伊犁地區。曾任俄國陸軍大臣的庫羅巴特金直言不諱地說：“肥沃的伊犁地區是向東延伸的一個堅固堡壘，并入俄國是相當有利的，因為這樣不但極有利于保衛我們的領地，而且還會使中國受到威脅。”
1864年，中國新疆地區發生少數民族反清起義，浩罕國將軍阿古柏趁機率
軍進入南疆，建立了一個新的汗國。阿古柏向英國示好，引起了沙俄的恐慌，若英國影響擴大，會對俄國的側翼形成包圍之勢，甚至威脅到歐洲俄國與西伯利亞之間的關系。
1866年3月，俄軍強占了溝通天山南北的交通要道穆索爾山口，在伊犁以西集結部隊，為侵占伊犁做準備。七十年代初，阿古柏攻占吐魯番盆地和烏魯木齊。沙俄見清政府無力平叛，于1871年5月，兵分兩路向伊犁進犯，7月占領伊犁。沙俄認為清政府已不可能平息叛亂，聲稱：只要清政府能重新控制新疆境內的局勢，他們就從占領地撤走。
1876年5月，左宗棠率清軍進擊阿古柏。次年阿古柏的軍隊被擊潰，阿古柏被部下毒死，到年底叛軍被平息。清政府數次與沙俄交涉，要求俄軍撤出伊犁，但沒有結果。
1880年7月，清政府派曾繼澤赴圣彼得堡與俄方談判。1881年2月，雙方簽訂《改定條約》，主要內容有割地、賠款、通商、設立領事館和領事裁判權等。沙俄在割占7萬多平方公里的中國領土后，才從伊犁撤軍。
（二）入侵帕米爾
1876年，沙皇派遣斯考貝萊夫前往帕米爾進行探險和考察，為沙俄向這里的擴張作準備。1889年，格羅姆切夫斯基上校以沙俄地理學會的名義進入帕米爾，考察帕米爾的軍事價值。當年10月，俄國人在帕米爾境內的凱安阿克塞與英國人相遇并發生交火，俄國人被迫撤退。
1891年，沙俄派伊鄂諾弗上校率偵察隊進入帕米爾地區的土郎庫里，向當地居民散發傳單，說此地屬于俄國。中國政府提出抗議后，俄軍撤出。英國對此表示嚴重關切，英國駐俄大使照會俄外交部，指出：“不能證實帕米爾應屬俄國。”但俄國在這個問題上絲毫不準備退讓，俄外交大臣在給駐倫敦的大使訓令中寫道：“堅持維護我們在帕米爾的權利，雖然那里是荒無人煙，空曠山嶺，但對俄國具有無可懷疑的意義。”
1892年，伊鄂諾弗率軍進入帕米爾，占領蘇滿塔什，繼而又進占阿克塔什，俄軍一直往前推進，共占據2萬多平方公里的中國領土。此后清政府與沙俄就此進行多次交涉，但都無果。沙俄一直霸占著薩雷闊勒領以西的大片領土。
1897年，沙皇尼古拉二世對瑞典人斯文赫定說：“興都庫什山正是我一直所注意的地方，但是沒有人在這個問題上明了我的意見，簡單地對我說出實在的情形。”
沙俄對中亞的統治
俄國在哈薩克草原確立其統治，是一個長期而審慎的過程。早期，沙皇政府并沒有強迫哈薩克人歸屬俄國，而是給予他們“僑民”的身份，俄國政府還免除哈薩克人的兵役，保留他們的生活習俗和傳統。
到了十九世紀，隨著俄羅斯和烏克蘭農民來到哈薩克草原墾荒，草場減少，對哈薩克人傳統的畜牧業造成很大影響，矛盾激化，爆發了數次哈薩克人反俄起義。
1867年，沙皇簽署命令，成立土爾克斯坦總督區，管理中亞地區。然而，對沙皇政府而言，這個地區仿佛是一塊遠離首都的世外之地。甚至到1885年，從圣彼得堡下達命令，仍需要八到十天才能抵達阿富汗邊境。對中亞地區的管理，沙皇政府只能依賴駐這里的總督和將軍們。中亞的一切權力掌握在軍方手中，各級管理機構的首腦都是俄國人。
當時的中亞，實際上成了俄國的一塊軍事管制區域。十九世紀九十年代，一位來到塔什干的名叫馬爾科夫的人寫到：
“這里一切都軍事化，每一條街道都充斥著士兵。哥薩克、騎兵、軍官，步行的，乘車的，騎馬的；到處都在行軍禮，到處都聽到馬刺聲，而沿著人行道奔跑的列兵經常干練地為某位過路長官開道。在塔什干不僅有軍事堡壘，還有很多門前閃耀著刺刀和大炮的兵營，而且大部分的官吏都是軍人，大部分機關是軍事機關，集會是軍人的集會，俱樂部、圖書館、學校也都是軍用的，甚至這里的教堂也是軍用的。……無論走到哪里，舉目所見，除了士兵、軍官、將軍以及他們的妻子、兒女之外，幾乎沒有別的人。非軍人在這里不知不覺淹沒在占絕大多數的軍人之中。”
考夫曼任土爾克斯坦總督期間，在中亞推行的統治政策相對還較為寬松，他盡量不去改變當地人的習俗，但取消了當地的奴隸制。他對當地人推行的一條管理原則是：盡量不干涉當地居民的事務，而只是駕馭他們。他這樣做的理論根據是，通過好的榜樣的影響而發生的漸進的變化，要比實行高壓政策好得多。
俄國人也將本國的政治、經濟管理模式和生活方式帶到了中亞。俄國人的聚居區位于城郊，房屋布局經過精心設計。在塔什干的俄國人聚居區，有筆直的林蔭大道和壯觀的公共建筑設施。俄國人還設立天文臺、博物館、公共圖書館，發行報紙。考夫曼任總督期間，鼓勵對中亞地區的博物學和自然資源進行考察和研究。俄國人還在中亞建立了工廠，興建水利設施。俄國人認為，俄國占領中亞，是給這里帶來了和平與文明，在土爾克斯坦州軍政長官切爾尼亞耶夫將軍寫給希瓦國王的一封信中，對此有很好的體現：
“……浩罕國不穩的局勢而產生的長期混亂，使我神威皇帝對該國甚為關切。浩罕政府壓迫它統治下的全體居民已達幾個世紀，且不斷采取行動損害我們在中亞的商業利益，為此我皇陛下決意根除浩罕政府的這種恣意行為。為此，他于去年派遣我指揮他的軍隊到浩罕境內來，以期用武力在這個汗國里建立秩序，并給予汗國居民以和平與安寧，這是任何國家的人民為了安居樂業所必需的。殿下知道，我于去年征服了汗國的整個北部，并且使它的被壓迫的居民幸福地獲得了我偉大國君的庇護和他的英明法律的保護。”
俄國對中亞經濟掠奪表現之一，是在當地推廣棉花種植。十九世紀八十年代世界市場上的棉花價格上漲，中亞地區的地理氣候非常適合棉花的生長，俄國便在中亞大規模推廣棉花種植。從中亞輸出的棉花逐年增長：1884年，棉花輸出量為87萬3千普特。1890年為267萬3千普特，1901年為688萬普特，1911年為1318萬1千普特，占俄國棉花消費量的一半。
棉花的大面積推廣，導致原有的良田被侵占。1892年，僅撒馬爾罕州就有近7500萬俄畝的良田改種棉花。糧食種植面積的減少，導致糧價猛漲，嚴重損害了當地居民的利益。
十九世紀七十年代，第一批俄國移民進入中亞，他們受沙皇政府的鼓動，前來開墾這里的土地。自此，移居中亞的俄國農民逐年增加，僅1906和1907年，俄國移民人數就分別達21萬6千和57萬7千人。到1911年，在中亞的俄國移民人數已接近200萬。對本地居民來說，俄國實行的移民政策比其他任何政策都為害更甚。渴望土地的俄國農民被允許定居在中亞最肥沃的土地上，從而剝奪了本地牧民賴以生存的草場，使他們陷入貧困。因此，民族矛盾日益尖銳。
