布哈拉汗國共分爲三個王朝：昔班尼王朝(1500年—1599年)、阿斯特拉罕王朝(又稱“札尼王朝”，1599年—1785年)和曼吉特王朝(又稱“海達爾王朝”、“布哈拉埃米爾國”，1785年—1920年)。
1500年，烏茲別克人首領昔班尼率兵自北進入河中地區，佔領撒馬爾罕，推翻帖木兒後裔在中亞的統治，建立昔班尼王朝。該王朝原定都於撒馬爾罕，1561年遷都布哈拉，遂稱布哈拉汗國。1505年，昔班尼奪取花剌子模，1507年，攻取赫拉特，滅帖木兒帝國。1510年，昔班尼爲費爾干納統治者莫臥兒王朝的巴布爾和波斯人的薩法維王朝聯軍所敗，陣亡於梅爾夫城。昔班尼死後，國家瀕於崩潰。1512年，昔班尼之侄速雲赤執政時，率軍在尼爾杜萬戰役中打敗薩法維王朝和巴布爾的軍隊，恢復和鞏固了烏茲別克人在河中地區的統治。在阿布德·阿拉赫二世統治時期，布哈拉汗國國勢強盛，重新徵服霍拉桑、花拉子模，奪取費爾干納和塔什干，並侵入哈薩克草原腹地。1598年，阿布德·阿拉赫二世死後，國內動亂，霍拉桑等地復失。
1599年，阿斯特拉罕王朝開始統治布哈拉汗國。該朝伊瑪目·庫裏在位時，加強中央集權，以伊斯蘭教法治國，政治經濟相對穩定，商業繁榮，紡織品、陶器、紙張遠銷國外。其後烏茲別克人各氏族割據勢力日漸強大，王族內訌加劇，波斯薩法維王朝、阿夫沙爾王朝、印度莫臥兒王朝和希瓦汗國也乘機頻繁入侵。蘇布汗·庫裏在抵禦外部入侵和平定內亂中取得一定成就，但汗國日趨衰落和陷於分裂。18世紀前期，浩罕(中心在費爾干納)從布哈拉汗國分裂出去，建立了獨立的浩罕汗國。1740年，波斯納迪爾沙入侵，阿布都拉·哈茲投降，於1747年遇害。烏茲別克封建王朝逐漸重新成爲波斯各個封建王朝的附屬國。
阿斯特拉罕王朝末代可汗阿布·加茲統治期間，曼吉特首領馬桑·沙·穆拉德迎娶其女，建立曼吉特王朝。在他統治期間，採用“埃米爾”稱號，實行行政和財政方面的改革，興修水利，發展農業，加強了布哈拉汗國的中央政權。納斯爾·阿拉赫·巴哈杜爾統治時期，加強軍隊建設，不斷擴張領土，力圖稱霸河中地區，並多次出兵對浩罕汗國進行軍事幹涉。1868年，在穆扎法爾丁·巴哈杜爾統治時期，布哈拉汗國淪爲沙皇俄國的附庸。1920年9月，當地人民和蘇俄紅軍推翻曼吉特王朝，建立布哈拉蘇維埃人民共和國，布哈拉汗國正式滅亡
