强占伊犁和帕米尔
（一）强占伊犁
沙俄在南下的同时，并没有忘记东方中国新疆的领土。1857年，原喀什葛尔封建贵族后裔倭里罕从浩罕国率军占领喀什葛尔，沙俄认为这是向新疆渗透的一个极好机会。沙俄外交部亚洲司司长卡瓦列夫斯基建议俄国进行积极干预。俄国陆军大臣在给西伯利亚独立军团军团长的一封公函中，明确指示：
“派一位有经验的，而且是可靠的人前往喀什葛尔以了解该地发生起义的进展情况。只是必须遵守一条：被派去的人只能领受口头指示，在他身上绝不能以任何借口携带可能暴露他的地位和身份的任何文件。
由阁下酌定，加强我们在外伊犁边区的部队，无论是已派往离中国边界不远的艾达尔雷天然界限地区和察林河上的部队，还是派往维尔纳要塞以南沿喀什葛尔边界一线的部队，都要加强。
如果在喀什葛尔恢复了不依赖中国政府的旧王朝，该王朝的代表向您请求援助或协助的话，那就不要拒绝他们的请求，在殷勤地接待了喀什葛尔新政权的使者后，您就请政府准许对此事采取进一步行动。同时，鉴于当前的形势，应作好协助的准备。”
1864年，沙俄通过与清政府签订《中俄勘分西北界约记》，割占中国西北44万多平方公里的土地。沙俄并没有满足于此，将觊觎的目光瞄向中国的伊犁地区。曾任俄国陆军大臣的库罗巴特金直言不讳地说：“肥沃的伊犁地区是向东延伸的一个坚固堡垒，并入俄国是相当有利的，因为这样不但极有利于保卫我们的领地，而且还会使中国受到威胁。”
1864年，中国新疆地区发生少数民族反清起义，浩罕国将军阿古柏趁机率
军进入南疆，建立了一个新的汗国。阿古柏向英国示好，引起了沙俄的恐慌，若英国影响扩大，会对俄国的侧翼形成包围之势，甚至威胁到欧洲俄国与西伯利亚之间的关系。
1866年3月，俄军强占了沟通天山南北的交通要道穆索尔山口，在伊犁以西集结部队，为侵占伊犁做准备。七十年代初，阿古柏攻占吐鲁番盆地和乌鲁木齐。沙俄见清政府无力平叛，于1871年5月，兵分两路向伊犁进犯，7月占领伊犁。沙俄认为清政府已不可能平息叛乱，声称：只要清政府能重新控制新疆境内的局势，他们就从占领地撤走。
1876年5月，左宗棠率清军进击阿古柏。次年阿古柏的军队被击溃，阿古柏被部下毒死，到年底叛军被平息。清政府数次与沙俄交涉，要求俄军撤出伊犁，但没有结果。
1880年7月，清政府派曾继泽赴圣彼得堡与俄方谈判。1881年2月，双方签订《改定条约》，主要内容有割地、赔款、通商、设立领事馆和领事裁判权等。沙俄在割占7万多平方公里的中国领土后，才从伊犁撤军。
（二）入侵帕米尔
1876年，沙皇派遣斯考贝莱夫前往帕米尔进行探险和考察，为沙俄向这里的扩张作准备。1889年，格罗姆切夫斯基上校以沙俄地理学会的名义进入帕米尔，考察帕米尔的军事价值。当年10月，俄国人在帕米尔境内的凯安阿克塞与英国人相遇并发生交火，俄国人被迫撤退。
1891年，沙俄派伊鄂诺弗上校率侦察队进入帕米尔地区的土郎库里，向当地居民散发传单，说此地属于俄国。中国政府提出抗议后，俄军撤出。英国对此表示严重关切，英国驻俄大使照会俄外交部，指出：“不能证实帕米尔应属俄国。”但俄国在这个问题上丝毫不准备退让，俄外交大臣在给驻伦敦的大使训令中写道：“坚持维护我们在帕米尔的权利，虽然那里是荒无人烟，空旷山岭，但对俄国具有无可怀疑的意义。”
1892年，伊鄂诺弗率军进入帕米尔，占领苏满塔什，继而又进占阿克塔什，俄军一直往前推进，共占据2万多平方公里的中国领土。此后清政府与沙俄就此进行多次交涉，但都无果。沙俄一直霸占着萨雷阔勒领以西的大片领土。
1897年，沙皇尼古拉二世对瑞典人斯文赫定说：“兴都库什山正是我一直所注意的地方，但是没有人在这个问题上明了我的意见，简单地对我说出实在的情形。”
沙俄对中亚的统治
俄国在哈萨克草原确立其统治，是一个长期而审慎的过程。早期，沙皇政府并没有强迫哈萨克人归属俄国，而是给予他们“侨民”的身份，俄国政府还免除哈萨克人的兵役，保留他们的生活习俗和传统。
到了十九世纪，随着俄罗斯和乌克兰农民来到哈萨克草原垦荒，草场减少，对哈萨克人传统的畜牧业造成很大影响，矛盾激化，爆发了数次哈萨克人反俄起义。
1867年，沙皇签署命令，成立土尔克斯坦总督区，管理中亚地区。然而，对沙皇政府而言，这个地区仿佛是一块远离首都的世外之地。甚至到1885年，从圣彼得堡下达命令，仍需要八到十天才能抵达阿富汗边境。对中亚地区的管理，沙皇政府只能依赖驻这里的总督和将军们。中亚的一切权力掌握在军方手中，各级管理机构的首脑都是俄国人。
当时的中亚，实际上成了俄国的一块军事管制区域。十九世纪九十年代，一位来到塔什干的名叫马尔科夫的人写到：
“这里一切都军事化，每一条街道都充斥着士兵。哥萨克、骑兵、军官，步行的，乘车的，骑马的；到处都在行军礼，到处都听到马刺声，而沿着人行道奔跑的列兵经常干练地为某位过路长官开道。在塔什干不仅有军事堡垒，还有很多门前闪耀着刺刀和大炮的兵营，而且大部分的官吏都是军人，大部分机关是军事机关，集会是军人的集会，俱乐部、图书馆、学校也都是军用的，甚至这里的教堂也是军用的。……无论走到哪里，举目所见，除了士兵、军官、将军以及他们的妻子、儿女之外，几乎没有别的人。非军人在这里不知不觉淹没在占绝大多数的军人之中。”
考夫曼任土尔克斯坦总督期间，在中亚推行的统治政策相对还较为宽松，他尽量不去改变当地人的习俗，但取消了当地的奴隶制。他对当地人推行的一条管理原则是：尽量不干涉当地居民的事务，而只是驾驭他们。他这样做的理论根据是，通过好的榜样的影响而发生的渐进的变化，要比实行高压政策好得多。
俄国人也将本国的政治、经济管理模式和生活方式带到了中亚。俄国人的聚居区位于城郊，房屋布局经过精心设计。在塔什干的俄国人聚居区，有笔直的林荫大道和壮观的公共建筑设施。俄国人还设立天文台、博物馆、公共图书馆，发行报纸。考夫曼任总督期间，鼓励对中亚地区的博物学和自然资源进行考察和研究。俄国人还在中亚建立了工厂，兴建水利设施。俄国人认为，俄国占领中亚，是给这里带来了和平与文明，在土尔克斯坦州军政长官切尔尼亚耶夫将军写给希瓦国王的一封信中，对此有很好的体现：
“……浩罕国不稳的局势而产生的长期混乱，使我神威皇帝对该国甚为关切。浩罕政府压迫它统治下的全体居民已达几个世纪，且不断采取行动损害我们在中亚的商业利益，为此我皇陛下决意根除浩罕政府的这种恣意行为。为此，他于去年派遣我指挥他的军队到浩罕境内来，以期用武力在这个汗国里建立秩序，并给予汗国居民以和平与安宁，这是任何国家的人民为了安居乐业所必需的。殿下知道，我于去年征服了汗国的整个北部，并且使它的被压迫的居民幸福地获得了我伟大国君的庇护和他的英明法律的保护。”
俄国对中亚经济掠夺表现之一，是在当地推广棉花种植。十九世纪八十年代世界市场上的棉花价格上涨，中亚地区的地理气候非常适合棉花的生长，俄国便在中亚大规模推广棉花种植。从中亚输出的棉花逐年增长：1884年，棉花输出量为87万3千普特。1890年为267万3千普特，1901年为688万普特，1911年为1318万1千普特，占俄国棉花消费量的一半。
棉花的大面积推广，导致原有的良田被侵占。1892年，仅撒马尔罕州就有近7500万俄亩的良田改种棉花。粮食种植面积的减少，导致粮价猛涨，严重损害了当地居民的利益。
十九世纪七十年代，第一批俄国移民进入中亚，他们受沙皇政府的鼓动，前来开垦这里的土地。自此，移居中亚的俄国农民逐年增加，仅1906和1907年，俄国移民人数就分别达21万6千和57万7千人。到1911年，在中亚的俄国移民人数已接近200万。对本地居民来说，俄国实行的移民政策比其他任何政策都为害更甚。渴望土地的俄国农民被允许定居在中亚最肥沃的土地上，从而剥夺了本地牧民赖以生存的草场，使他们陷入贫困。因此，民族矛盾日益尖锐。
