伊朗的分裂状态一直持续到帖木儿的出现，帖木儿是伊朗化的突厥-蒙古人。与此前的帝国一样，帖木儿帝国也是波斯化世界的一部分。在河中地区建立势力基地后，帖木儿于1381年入侵伊朗，并最终征服了伊朗大部分地区。帖木儿的征战行动以残酷而闻名，许多人被屠杀，数座城市被摧毁。

帖木儿政权的特点是暴力和血腥，但他也将伊朗人纳入行政职务，并促进了建筑和诗歌创作。他的继任者帖木儿王朝保持了对伊朗大部分地区的控制权，直到1452年他们将其中的大部分败给了黑羊王朝土库曼人。1468年，乌尊哈桑领导下的白羊王朝土库曼人（Black Sheep Turkmen）征服了黑羊土库曼人，成为伊朗的主人，直至萨法维的崛起。

1405年到1433年，明朝永乐帝派遣郑和组织船队下西洋，多次到达帖木儿帝国。郑和在斯里兰卡（锡兰）立的石碑用中文、泰米尔语、波斯语三种文字写成。阿拉伯语和波斯语在明朝穆斯林的经堂教育中广被使用。

黑羊王朝是于1374至1468年统治伊朗西北部及其周边地区乌古斯突厥人。黑羊王朝曾短暂征服巴格达，但随着内部派系斗争、帖木儿王朝的重创、亚美尼亚人的起义以及与白羊王朝斗争的失败，最终导致了他们的灭亡。

白羊王朝是一个逊尼派穆斯林乌古斯突厥人部落联盟，于1378至1501年间统治伊朗大部分及其周边地区。帖木儿将上美索不达米亚的部分地区赠予给白羊王朝。尽管在与黑羊王朝的斗争中占上风，但最终白羊王朝灭亡于萨法维帝国。