哈萨克汗国(1456-1847年)在其极盛时期占有较大的领土，居住地区名为钦察草原，分为大玉兹、中玉兹、小玉兹，也称大帐、中帐、小帐。中帐位于哈萨克中部高地，小帐位于乌拉尔河至里海，大帐从巴尔喀什湖以西延伸至突厥斯坦。在这期间，小帐吸收了不少诺盖人。领土东至额尔齐斯河，北至伊施姆河、图尔盖州、鄂木斯克，西至里海，南至锡尔河。在哈斯木汗时代，人口达百万之多，兵力超过三十万。在贾尼别克汗逝世后，哈斯木苏丹(1511-1523)继位。国势大盛，占领塔什干，并成功驱逐了昔班尼的军队。他还接待了来访的叶尔羌汗国的赛德汗，并在哈拉塔尔河谷拥有冬季牧场。这一时期也是哈萨克汗国大举扩张的时期。1525年，哈萨克汗国的势力和吉利吉斯在蒙兀儿斯坦汇合，联合打败了察合台汗国叶尔羌的军队。自哈斯木汗逝世后，哈萨克汗国逐渐弱化。1568年，哈萨克汗国在恩巴河滨打败诺盖人，势力延至阿斯特拉罕。在1583-1598年期间，塔武凯勒汗主政期间哈萨克汗国的军力与政治影响力达到了高峰。在1598年，他亲自带领军队占领了萨马热罕城，并包围了布哈拉和希瓦。那年秋天，布哈拉与突厥斯坦达成了和平协议，双方签署了布哈拉—哈萨克条约。该条约规定，全部南哈萨克斯坦和塔什干地区，萨马热汗包括全费尔噶纳地区由布哈拉并入哈萨克汗国。由于受到达延汗重组以后的东蒙古挤压，瓦剌逐渐向西迁移，并在1524年开始与哈萨克发生冲突。在1525年左右，卫拉特-哈萨克之间的“两百年战争”开始了 。从1615年到1652年期间，哈萨克汗国成功打败了卫拉特的攻击，并占领了准噶尔汗国的西部地区。
17世纪中期，准噶尔人反击的哈萨克汗国，并占领东南部大玉孜小汗的大部分和察合台后裔的叶尔羌汗国，基本上控制了蒙兀儿斯坦，1682年之后哈萨克汗国一直处于劣势。1748年，哈萨克汗国的大王位上台阿布莱汗，阿布莱时代哈萨克汗国重盛了，也反击准噶尔人，回收了塔什干、七流河等东南地区。在哈萨克汗国的西部跟俄罗斯沙皇签定协议保持和平状态，1752-1753年阿布莱带领哈萨克军队攻进准噶尔的中心地区伊犁河博热塔拉，并成功占领了准噶尔汗国的首都，后来准噶尔汗国的残余军队和平民都被清朝军灭绝了。1757年，清朝灭绝准噶尔人之后，与哈萨克汗国交火几次，双方都没有得到明显的胜利，后来签定和平协议，初定了21世纪中哈边界线。
18世纪中叶，哈萨克汗国中帐、小帐的长老与苏丹虽然签订了臣服于俄国的证书，但这种臣服只是名义上的，哈萨克人实际上仍在其汗王统治下过着游牧生活。他们的政治、经济和文化都未受到俄国的影响。在此期间，俄国也从未在哈萨克人中实行应有的制度和管理，也没有征收赋税。俄国蚕食哈萨克汗国的措施是在哈萨克草原修筑要塞。在接受哈萨克人假意臣属的同时，俄国为了加强对哈萨克汗国的真正实际控制而继续南侵，开始在哈萨克人牧地上建筑一些军事要塞。俄国参政院秘书处五等文官基洛夫于1724年将有关治理哈萨克人体制的两个方案呈交给政府。这两个方案的内容关系到俄国开辟通往中亚的商路、建立咸海通航系统、发展与中亚各汗国的贸易和政治关系等问题。基洛夫建议，为了保证哈萨克地区属于俄国，应该在奥里河上建一要塞，这就是奥伦堡要塞的由来。
基洛夫还建议在奥伦堡与咸海之间陆续建筑45个要塞。他认为，这些要塞不仅有利于俄国控制哈萨克人，而且还可以作为俄国以后进攻中亚南部的基地。从此以后，俄国人开始在哈萨克人牧地上沿乌拉尔河、伊希姆河和额尔齐斯河三条大河建筑要塞。这些要塞大多是在哈萨克汗国的边疆地区。把西伯利亚汗国都城西伯尔城改建成托博尔斯克要塞(1587年)起，到1865年新浩罕线形成的近二百年中，俄国陆续建筑了亚梅什要塞(1715年，后被准噶尔人摧毁，1716年重建)、鄂木斯克要塞(1716年)、热列金斯克要塞(1717年，位于鄂木斯克与亚梅什湖之间)、塞米巴拉金斯克要塞(1718年)、乌斯季卡缅诺哥尔斯克要塞(1720年，在额尔齐斯河中上游斋桑湖北岸)等等。“所有这些要塞成了额尔齐斯河军事边界线的起点，这条边界线以后成为沙皇军队向哈萨克汗国逐步推进的可靠基地。
俄国在哈萨克人牧地上修筑要塞之事曾引起哈萨克人的强烈反抗。1743年，哈萨克人对俄国边境村庄大肆抢劫。1744年，哈萨克人入侵俄国边境，抢劫了从阿斯特拉罕去希瓦的商队，又拘押了从奥伦堡到卡拉卡尔帕克人那里去的格拉迪舍夫中尉。针对这种情况，俄国煽动土尔扈特人、巴什基尔人去攻打哈萨克人，以此削弱哈萨克人。
俄国外交事务委员会在1734年指示远征队官员基洛夫：“在发生骚乱时，要利用一个民族去对付另一个民族，以便保存俄国实力。"俄国人用这种手段达到了两个目的，一是借巴什基尔人之手削弱了哈萨克人，并驱使他们离防线更远;二是借哈萨克人之手制服了巴什基尔人，三是在哈萨克各个汗国内部制造矛盾，迫使汗国分裂。与此同时哈萨克人力争要回原有失去的土地，在1801年阿布勒海尔汗之孙波凯率领一部分小帐部族在伏尔加河与乌拉尔河中间建立附属俄罗斯帝国的波凯欧尔达，1834年1838年波凯欧尔达爆发伊萨泰,马汗别特起义后引起沙俄警惕，1872后被沙皇行政代替。1847年哈萨克汗国最后一位可汗克涅萨热因内贼的出卖壮烈牺牲，哈萨克汗国覆灭。从创建以来，汗国历史跨越将近391年。汗国灭亡后的很长时间内沙皇才逐步取代哈萨克汗国统治权。