האמירות של בוכרה הוקמה במחצית השנייה של המאה השמונה=עשרה בהנהגת שושלת מנגית. שושלת זו הייתה מקרב אצולה מקומית ולא הייתה קשורה בקשר דם לצאצאי צ'ינגיס ח'אן. בכך היא הייתה שונה משליטי האזור האחרים. גבולותיה של האמירות בתקופה זו הקיפו את שטחיהן של מזרח אוזבקיסטן ואת כל שטחה של טג'יקיסטן, וכן חלקים ממזרח תורכמניסטן ומצפון אפגניסטן. בתקופה זו נחלק המרחב המרכז אסייתי לשלוש יחידות פוליטיות נפרדות. לצד אמירות בוכרה התקיימה גם אמירות קוקנד, שהייתה מצפון לאמירות בוכרה והשתרעה על מרחביו הפוריים של עמק פֵרְגָנָה והריה של קירגיזסטן. לצד יחידות אלה הייתה גם ח'אנות חיוה, שכללה את שטחי המרעה שבדרום ימת ארל ומערב תורכמניסטן עד לחופו המזרחי של הים הכספי. במאות שמונה=עשרה והתשע=עשרה התקיימו חצרות השליטים במרכז אסיה ללא שינוי ניכר מימי הביניים, ודבריו של השליט היו החוק. היו שליטים שהיו אדוקים יותר מבחינת שמירת המסורת המוסלמית, ואחרים היו אדוקים פחות. השליטים נלחמו אלו באלו ועסקו בין השאר בסחר עבדים, שהיה נפוץ במרחב גם בראשית המאה העשרים.
כאמור, אין בידינו עדויות מובהקות על ראשית ההתיישבות היהודית במרחב, ואף לא בעיר בוכרה עצמה. ידוע שכבר מראשית שלטונה של שושלת מנגית היה בעיר בוכרה יישוב יהודי שהיה המרכז הגדול ביותר של התיישבות יהודית במרכז אסיה.
במהלך המאות השמונה=עשרה והתשע=עשרה חיו היהודים בכמה רבעים בתוך העיר העתיקה של בוכרה והיו קבוצת המיעוט הלא=מוסלמי הגדולה בעיר -- כעשרה אחוזים לפחות מתושביה. הציבור היהודי של העיר הורכב ברובו מאוכלוסייה יהודית ותיקה, אך היה אחוז לא מבוטל של מהגרים יהודים שהגיעו אל העיר מן המרחב הפרסי, מאפגניסטן ואף מעִירָאק. אחד מגלי ההגירה אל מרכז אסיה היה בעקבות גזרת השמד של מַשְהַּד משנת 1839. גזרה זו הביאה ככל הנראה גם לחידוש היישוב היהודי באפגניסטן. נוסף על העיר בוכרה חיו היהודים בשטחי האמירות בכמה ערים נוספות, כגון סמרקנד, שַהְּרִיסַבְּז, כַּרְמִינַה וחַטִירְצִ׳י. באמירות קוקנד התרכזו היהודים בכמה מערי עמק פרגנה, בעיקר בקוקנד ובמַרְגִילָאן. ככל הידוע לא היה ריכוז משמעותי של יהודים בח'אנות חיוה.
שליטיה של האמירות היו מוסלמים סונים וסובלניים הרבה יותר כלפי האוכלוסייה היהודית בהשוואה לשליטים השיעים בני התקופה. אמנם גם בעיר בוכרה חיו היהודים כאוכלוסייה מושפלת ביחס לזו המוסלמית הסונית, אך מצבם היה טוב יותר ממצבם של השיעים, שנחשבו לבזויים ביותר. גם בבוכרה היו ניסיונות לאסלם בכפייה יהודים, אך ככל הידוע אלו היו מקרים נקודתיים. היהודים המומרים (מרצון ומכפייה) כונו צַ'לַה. הם חיו בשכונות הסמוכות לרבעים היהודיים וניסו כך לשמור על קשר נסתר עם מסורתם. היהודים בבוכרה הורשו לקיים את החיים האוטונומיים שלהם בתוך שכונותיהם, והאמירים סיפקו להם הגנה בתמורה למס הגִ'זְיָה. בהשוואה למצבם של היהודים באיראן ובאפגניסטן היה היחס אל היהודים באמירות בוכרה טוב יותר. באחת מעריה המרכזיות, סמרקנד, הצליחו היהודים לרכוש אדמה ולייסד בשנת 1843 רובע יהודי נפרד. הרב יוסף מָמָן שהגיע כשד"ר ראשון אל קהילת יהודי בוכרה מארץ ישראל בסוף המאה השמונה=עשרה תיאר את הקהילה היהודית בתקופתו כחסרת הנהגה רוחנית נאותה. הרב ממן ביקש לתקן את המצב ולהחיות את חיי הקהילה ולכן נשאר בבוכרה וייסד בה בית מדרש. בתקופתו גם חודש הקשר שבין יהודי בוכרה לבין קהילות יהודיות אחרות שמחוץ למרחב הפרסי, ובמיוחד עם ארץ ישראל.
לאחר כישלונה של האימפריה הרוסית במלחמתה מול צרפת, אנגליה והאימפריה העוֹתְ'מָאנִית במלחמת קְרִים (1856-1853), היא הפנתה את כוחותיה אל המרחב המרכז אסייתי. ניסיונות מוקדמים יותר לכבוש את אסיה המרכזית התרחשו עוד בימיו של פטר הראשון בראשית המאה השמונה=עשרה, אך הם לא הוכתרו בהצלחה. הצבא הרוסי החל את כיבושיו מצפון, ובראשית שנות השישים של המאה התשע=עשרה נכבשו המרחבים הצפוניים של מרכז אסיה. בשנת 1865 נכבשה טַשְקֵנְט, שהייתה כבר אז אחת הערים המרכזיות והחשובות של אמירות קוקנד. במחצית השנייה של שנות השישים נמשך מבצע הכיבושים והכוחות הופנו דרומה, אל מרחבי השליטה של אמירות בוכרה. בשנת 1868 נכבשה סמרקנד.
הופעתו של השלטון הקולוניאלי הרוסי במרחב המרכז אסייתי הייתה ככל הנראה האירוע המשמעותי ביותר שהתרחש בו מאז ייסודה של האימפריה התימורית. השלטון הרוסי ייסד במרחב הכבוש חבל מנהלי ייחודי, חבל תּוּרְכֵּסְטָן, שהיה בשליטה רוסית ישירה וחל עליו החוק הרוסי. מעמדה העצמאי של אמירות קוקנד בוטל ואילו אמירות בוכרה וח'אנות חיוה בגבולותיהן החדשים משנת 1873 הפכו לפרוטקטורט של האימפריה הרוסית ונאסר עליהן להחזיק צבא ולנהל מדיניות חוץ. עם זאת כל ענייני הפנים נשארו באחריותן. העניין פגע בוודאי בעצמאותו של האמיר, אך גם קיבע את מעמדו בחסות הרוסית והפך אותו לבעל ברית מוגן של מעצמה חשובה שאפשרה לו לעשות בענייני ממלכתו ככל שחפץ. "המשחק הגדול" בין האימפריה הבריטית לאימפריה הרוסית, שנאבקו ביניהן גם במרחב המרכז אסייתי, הגיע לקצו רק בשנת 1895. בשנה זו נקבעו סופית גבולותיה של אפגניסטן וחולקו אזורי ההשפעה בין הרוסים לבריטים.
יחסה של האימפריה הרוסית למרחב המסופח היה כשל מעצמה קולוניאלית. היא פיתחה את כלכלתו (במיוחד בתחום גידולי הכותנה), עודדה התיישבות של איכרים רוסים בשטחים המסופחים, חיברה את החבל אל רשת מסילות הרכבת הרוסית, הנהיגה מערכת של מנהל אזרחי ודיכאה ביד קשה כל ניסיון למרי. עם זאת, ובניגוד לאימפריות קולוניאליות אחרות, השלטון הרוסי העניק מעמד אזרחי שווה לאוכלוסיות מקומיות שהיו בשליטתו הישירה.
הכיבוש הרוסי היה גם ראשיתה של תקופה חדשה עבור יהודי מרכז אסיה. אף על פי שבאיראן ובאפגניסטן השכנות היה מצבם של היהודים גרוע עוד יותר, נראה שליהודי מרכז אסיה היו סיבות מספיקות לייחל להחלפת השלטון באמירות בוכרה, ובשל כך תמכו בצבא הכובשים הרוסי. כאשר העניק השלטון הרוסי זכויות אזרחיות לתושבי חבל תורכסטן, גם היהודים נהנו ממעמד זה. מתוקף כך נעשה מעמדם של היהודים הילידים שווה לזה של המוסלמים. כל התקנות המפלות שהיו נהוגות כלפי היהודים על פי החוק המוסלמי בוטלו (כגון מס הג'זיה ואיסורי הלבוש). נוסף על כך הוענקה להם זכות להישפט ולתבוע בבית משפט אזרחי. מצב חדש זה יצר מציאות שבה זכויותיהם של היהודים הבּוּכָרִים שחיו בשטחים שכבשו הרוסים הושוו לאלו של המוסלמים, והם נעשו בעלי זכויות יתר בהשוואה ליהודים הבוכרים האחרים שנשארו תחת שלטון האמיר בבוכרה. יהודים שחיו באזורי הכיבוש הרוסי היו בעלי זכויות יתר גם בהשוואה ליהודים האשכנזים שחיו בשאר שטחי האימפריה הרוסית, שעליהם חלו ההגבלות הקבועות שהתקינו השלטונות: מגורים בתחום המושב, מכסות בקבלה למוסדות השכלה ולאגודות מסחר, וכדומה.
כיוון שמרבית העילית המוסלמית התנגדה לכיבוש הרוסי ובשנים הראשונות סלדה מקשר עם הרוסים, וכיוון שהאוכלוסייה היהודית שיתפה פעולה עם השלטון החדש באופן מופגן, הפכו היהודים לבעלי הברית הטבעיים של השלטון החדש והיו החוליה המקשרת בינו לבין האוכלוסייה המקומית. שיפור מעמדם של היהודים בשטחי הכיבוש הביא להגירה גדולה של יהודים מן השטחים שנשארו תחת שלטונו של האמיר, ובשל כך צמחה במהירות האוכלוסייה היהודית בערי תורכסטן שהיו בשליטה רוסית. צמיחת האוכלוסייה היהודית בחבל עוררה את התנגדותה של האוכלוסייה המוסלמית הילידה, שהרגישה מקופחת מעצם השוואת זכויותיהם של היהודים לאלו של המוסלמים. כיוון , שהשלטון הרוסי היה מעוניין מעל לכול להמשיך ולבסס את שלטונו בקרב אוכלוסיות הרוב ולהימנע מתסיסה חברתית, הרי שלאחר תקופת המעבר הוא נזקק ליהודים פחות, ובלחץ האוכלוסייה המוסלמית השתנה מראשית המאה העשרים היחס הסלחני של השלטונות כלפי ההגירה היהודית אל החבל. השלטונות ניסו להגביל את ההגירה היהודית ולהחזיר את המהגרים הלא חוקיים אל אמירות בוכרה. הצורך להפריד בין היהודים "הילידים" לבין המהגרים הלא חוקיים יצר את ההבחנה במינוח של המנהל הרוסי בין יהודים "תוזמיים" (Tuzemnye, ילידים) -- אלו שחיו באזורי השלטון הרוסי עוד לפני הכיבוש -- לבין יהודים "בוכרים" בעלי נתינות של אמירות בוכרה, אשר היגרו שלא כחוק לאזור שבשליטה הרוסית. בשל כך נאלצו כל היהודים שחיו בחבל להוכיח את "ילידותם", שהעניקה להם את זכות הישיבה בחבל ואת הזכויות האזרחיות. הבחנה משפטית זו הייתה המקור להיווצרותה של ההגדרה "יהודי בּוּכָרִי", שהשתנתה ברבות השנים מהגדרה משפטית להגדרה אתנית כוללת.
חבל תורכסטן היה מחוץ לתחום המושב היהודי שהונהג באימפריה הרוסית, ולכן היהודים האשכנזים שהתיישבו בו הגיעו אליו לאחר שקיבלו אישור מיוחד. הזכאות לישיבה מחוץ לתחום המושב ניתנה לחיילים משוחררים, לבעלי מקצועות נדרשים וחיוניים ולסוחרים אמידים שהיו יכולים לתרום לפיתוח המסחר בחבל. משום כך מרבית היהודים האשכנזים שהגיעו למרכז אסיה לפני המהפכה הבולשביקית השתייכו למעמד המשכיל הבינוני=הגבוה. הם התיישבו בערי המנהל המרכזיות, במיוחד בטשקנט ובסמרקנד, וחיו בתוך השכונות החדשות שהוקמו לצד הערים הישנות.
תקופת השלטון הקולוניאלי הרוסי נחשבת לתקופת הזוהר של היהודים במרכז אסיה, למרות העליות והמורדות ביחס השלטון הרוסי כלפיהם. בתקופה זו עלו לגדולה כלכלית כמה משפחות שהשפיעו רבות על אופי הקהילה ועל תדמיתה. הימצאותם של מתעשרים חדשים הביאה לאזור עשרות רבות של שדרי"ם, שהשפיעו רבות על החינוך, על הזהות הדתית ועל הקשר עם ארץ ישראל -- קשר שהביא לעלייה גדולה של בני הקהילה לארץ ולייסוד שכונה ייחודית בירושלים. בתקופה זו החלו בני הקהילה לעבור גם תהליכי חילון, התמערבות ומודרניזציה, בהשפעת השלטון הרוסי והיהודים האשכנזים, ולתהליכים אלה היו חשופים בעיקר בני קבוצות העילית החדשות.