之后，成吉思汗开始征服哈萨克大草原和中亚一带。“1219年9月，15万人的蒙古军队进攻七河及锡尔河流域的城镇”。并命令自己的儿子察哈台和窝阔台率领数万士兵围攻奥特拉力城。1219年秋至1220年春，成吉思汗的军队攻占了七河流域的城镇（碎叶川、巴拉萨衮、塔拉孜）以及锡尔河沿岸的奥特拉力、萨吾兰、吉恩迪、锡嘎那克及其他城镇，这些城镇的许多文化遭到破坏。在奥特拉力城，一座堪称是世界第二大图书馆被焚烧。在完全征服了整个哈萨克大草原、中亚及现在的新疆北部之后，成吉思汗的军队又攻占了呼罗珊、阿富汗、格鲁吉亚及阿塞拜疆的部分地区，1223年又打败了俄罗斯军队，将他们逼到了第聂伯河一带。1225年，成吉思汗返回了蒙古，将自己扩张的领土分封给了自己的四个儿子。当时，他将充实了哈萨克民族成份的突厥诸部居住的广袤地域封给了长子术赤，剩下的分给了察哈台和窝阔台。分给术赤的地域最初被称为术赤部，术赤及成吉思汗去世之后，根据成吉思汗的遗嘱，三儿子窝阔台继位。而术赤（钦察大草原）的政权及其封地由次子拔都接管。于1235年在蒙古帝国的都城举行的封建权贵商议会上，“解决了征战欧洲的问题，为此而建立的军队由术赤之子拔都统领。”（《哈萨克苏维埃共和国通史》阿拉木图第1卷，1957年版）就这样，由拔都统帅的蒙古为帝国的军队于1240年长驱直入，攻打到了基辅。在金帐汗国的部族成分之中，原属术赤管辖的哈萨克部族是主体。确切地说，哈萨克中玉兹，小玉兹那些具有威望的部族是主体，大玉兹部族一部分也属于金帐汗国。
这时，居住在七河和现在的新疆北部一带（这是最初分封给窝阔台的领地，窝阔台称汗之后，就逐渐被兼并到了察哈台汗国）的乌孙、康居、葛逻禄、杜拉提等充实了哈萨克民族的氏族部落也臣属于察哈台汗国。
金帐汗国从13世纪开始分裂，所以在包括了哈萨克大草原大部分地区而建立起来的白帐汗国组成之中有后来充实了哈萨克民族成分的奇普恰克、康居、葛逻禄、乃蛮、克烈、阿尔根、阿尔钦等部族。从金帐汗国分裂出来的各汗国内部，以及白帐汗国内部的内讧和斗争也持续了相当长的时间。后来，白帐汗国于15世纪分裂，形成了塔塔可汗国和乌孜别克汗国。最初，乌孜别克汗国主要统治着充实了哈萨克民族成分的突厥部族居住的地域。1428年，乌孜别克可汗巴拉克（他是白帐汗国最后一位出色的可汗）为其政敌所杀之后，白帐汗国就瓦解了，其政权转到术赤的小儿子昔班尼后裔阿布尔海尔汗手中，他掌握政权长达40年。这个汗国征服了中亚的锡嘎那克城、撒马尔汗城和布哈拉等城邑之后，阿布尔海尔手下臣民间的矛盾和分裂倾向趋于尖锐。
在广阔地域上（钦察大草原）从事畜牧业的哈萨克族人民对阿尔布海尔血腥统治的愤懑和抵抗情绪日渐强烈。他们在克烈和贾尼别克苏母的率领下，举行了反对阿布尔海尔的暴动，率领哈萨克各部落迁徙到了臣服于蒙兀儿斯坦汗国的也克卜花可汗统辖的七河、伊犁河和塔拉斯河流域。
而蒙兀儿斯坦实际上是在先前的察哈台汗国的基础（也就是它的继承国）之上建立起来的。察哈台汗国的封建贵族之间的矛盾于14世纪开始激化，由察哈台汗国出身于杜拉提部族的大封建主阿米尔·博拉特西托特而登基的秃黑鲁·贴木尔最初在这个汗国的南部（现在的新疆南部）建立了蒙兀儿斯坦。而且，秃黑鲁·贴木尔进一步扩张了这个汗国的领土，实际上征服了先前属于察哈台汗国统治的所有地域。
哈萨克人迁回来时，蒙兀儿斯坦的统治者也先卜花汗（1429-1463）是察哈台汗国的瓦色尔可汗（1418～1428）的次子。他欢迎由克烈汗和贾尼别克汗率领的哈萨克人迁至七河及楚河、塔拉斯河流域。也先卜花汗企图利用哈萨克人来对付乌孜别克可汗阿布尔海尔给自己带来的侵略危险。而居住在原先臣属于蒙兀儿斯坦地域的乌孙、杜拉提、康居、札剌亦儿等游牧部落当然更欢迎自己的同胞西迁归返。
这部分西迁的哈萨克族人在巴尔喀什湖南部一带越聚越多，甚至连那些由阿布尔海尔统治的牧民们也逃到这一带定居，察哈台汗国的蒙古人也迁向这一带。这样，哈萨克族人口增至20多万（穆哈盖提·海依达尔·杜拉提《拉什德史》）。
阿布尔海尔惧怕哈萨克族人建立汗国。强盛起来后便向蒙兀儿斯坦发起了进攻。在这次战斗中，阿布尔海尔突然死去（1468年），实际上哈萨克汗国已先于1456年形成。这个汗国一方面致力于与蒙兀儿斯坦结盟，巩固自己的政权；另一方面，又致力于收复留在乌孜别克汗国的大片土地及商业城邑（锡嘎那克、萨乌兰、塔什干等城）。阿布尔海尔去世之后，其后代忙于争夺汗位，由克烈依部的贾尼别克可汗率领的哈萨克各部落为了夺回自己的故土，开始迁回已属乌孜别克汗国的领地。
在这种情况下，被挫败的阿布尔海尔的继承人恰依克海达尔将哈萨克人原来的土地丢给他们，向中亚、马吾热那黑儿方面迁徙。哈萨克汗国的领土达到包括东起七河，西至乌拉尔山脉，南起增什十城，北至叶斯木的广袤地域，汗国人口剧增。哈萨克汗国的创始人贾尼别克汗和克烈可汗的生死年代不详。他们是当年白帐汗国1361~1380年间著名可汗厄热斯（乌鲁斯）之孙，1423～1428年间的勇猛可汗巴拉克之子。这一点说明哈萨克汗国实际上就是白帐汗国的延续。
在哈萨克汗国的哈斯木汗时期（1509～1523），汗国发展成为人口逾100万，军队士兵已达30万的强盛国家。他为了进一步扩大哈萨克汗国的领土，为夺取锡尔河流域的城邑，而与乌孜别克可汗恰依巴尼的后代征战。1513年，他居住在哈提哈力地方时，为了从赛拉姆统治者卡塔别克手中夺回赛拉姆城和塔什干城而出征。并与取代蒙兀儿斯坦而建立的色黑德叶汗国的可汗赛德商议建立共同抗御塔什干统治者苏依内西的联盟。因出自这个缘故，中亚当时的历史学家，出自于杜拉提部族的穆哈默德·哈依达尔记载：“在哈萨克可汗和苏丹们之中，还没有人像哈斯木汗那样威严而神圣。”在哈斯木汗时代，哈萨克汗国形成了第一个法律，即《哈斯木汗法典》。
1538年取得哈萨克汗国权力的哈斯木汗之子哈克那扎尔汗卓有成效地行使了自己的权力，直至1580年。但是，随后继位的齐哈依汗的统治却没有能延续多久。在塔吾克汗时期（1582～1598），哈萨克汗国的控制范围已顺利到达了土耳其斯坦、撒马尔罕、塔什干等城邑。但是，哈萨克人在攻打布哈拉城的战役中受挫，塔吾克汗身负重伤。
在塔吾克汗的继承人额什木汗时期（1598～1678），哈萨克汗国向锡尔河流域的城邑和塔什干统治地域扩张。喀什木汗不仅继承了《哈斯木汗法典》，而且还补充和完善了法典内容，制定出了人们至今口口相传的著名的《额什木汗习惯法》。
在杨吉尔汗时期（1628～1652），准噶尔封建贵族频频入侵哈萨克汗国。杨吉尔汗为了抗击准噶尔贵族的进犯，一方面与撒玛尔汗统治者贾拉昂托斯联盟；另一方面又致力于与蒙兀儿斯坦联盟，两次派遣使臣前往。杨吉尔汗的儿子头克1680年继承汗位之后，将可汗宫殿建立在塔什干城，有效地统治着哈萨克人民，并与布哈尔汗国建立了睦邻友好关系。他团结哈萨克各玉兹的毕和苏丹们，进一步巩固了汗国政权。在些期间，头克汗致力于用法律来管理汗国，在先辈们制定的《哈斯木汗法典》和《额什木汗习惯法》的基础之上，制定了《七项法典》。由于汗国内部执法严谨，团结和睦，同时加强了对外防御，所以在头克汗时期，哈萨克人民卓有成效地抗击了准噶尔浑台吉噶尔丹策零于1681～685年间发起的进攻。
也就是说，在头克汗时期（1680～1718）哈萨克汗国击退了准噶尔贵族的进攻，巩固了政权。除此之外，还控制了一部分柯尔克孜人和卡腊卡拉帕克人。据记载，头克汗甚至将自己与苏丹和波斯王相媲美。但是，头克汗去世之后，哈萨克可汗苏丹们之间产生内讧，互相争夺王位，汗国力量从此削弱了。与此同时，从1722年冬至1723年春，哈萨克汗国遭受了空前的大灾难，真可谓雪上加霜。
时刻等待着天赐良机的准噶尔贵族们认为击溃哈萨克汗国，侵占哈萨克土地的良机已到。于1723年春由苏皖·热布丹率重兵突然向哈萨克人发起进攻。派往前线的部队由噶尔丹策零和策坦等勇士们率领，他们残无人道地抢劫哈萨克人的村庄，杀戮哈萨克人。四散逃命的哈萨克人咒骂无力组织民众抗击侵略者的可汗苏丹，开始远走他乡异邦。