萨珊波斯在经历了微微尼战役之后，基本处于半亡国状态，并在公元642年的与阿拉伯人的尼哈温战役中最终战败。此间伊司欹三世曾派儿子卑卢斯等人去中国向唐高宗求援但被拒。伊司欹三世在公元651年被一名奴隶杀死，自此，波斯第二帝国随之终结，伊朗高原为阿拉伯帝国占有。波斯文化和伊斯兰文化也在这片土地上相互交融。

留在中国的卑卢斯此时并没有放弃复国的打算，后来他得到了吐火罗人的支持，开始了复国运动。但他最终未能如愿，阿拉伯人最终占领了中亚，与唐朝西域接壤，并不时侵扰西域。公元661年，唐高宗在今日阿富汗和伊朗东部成立了波斯都督府，并立卑卢斯为波斯都督，次年立为波斯王，让他节制中亚各地。然而随着阿拉伯人日渐强大，在公元675年波斯都督府被攻破，卑卢斯率部下逃亡中国长安洛阳一代定居，波斯复国运动就此告终。

在阿拉伯的倭马亚王朝统治波斯的时期，他们用税收的方式逐渐迫使波斯人放弃原来的宗教信仰，改奉伊斯兰教（他们被称为麦瓦利人）。麦瓦利人虽被免除了纳税义务，但在政治上不能担任任何重要职务。由于丝绸之路经过波斯，许多麦瓦利人越来越富有，他们开始为自己谋求一些政治地位。可是倭马亚王朝不仅不允许他们参证，还开始向他们征税，这使得波斯人继位不满，公元747年，麦瓦利人发起了以减轻赋税为口号的呼罗珊起义，这场起义也得到了伊斯兰什叶派的鼎力相助。同时穆罕默德叔父的玄孙阿布阿拔斯也在也在阿拉伯半岛发动起义，他主张哈里发应该由哈吉姆家族成员来担任，并自称自己是与穆斯林的救世主。波斯人阿布穆斯林于是带领波斯的起义军开始效忠阿拔斯。公元570年，阿布穆斯林帮助阿拔斯灭亡了倭马亚王朝，这些波斯人于是成为阿拔斯王朝的开国元勋，这也让波斯人成功取得了政治上的地位，此后数个王朝的高管都由波斯人来担任。阿巴斯王朝实际上成为阿拉伯人和波斯人共同统治下的帝国。

然而，为了稳固自己的统治，阿巴斯王朝的历届哈里发在此后多年间一边借助波斯人征服世界，一边以各种手法铲除这些波斯人。到了第八任哈里发穆塔西姆时期，为了清除了对哈里发威胁最大的波斯近卫军，他提拔了一批突厥人组建了古拉姆卫队。然而突厥人膨胀的野心使他们的势力由此快速增长并失去制衡，此后穆塔西姆以及后来的哈里发也就都成了突厥人的傀儡。到了阿拉伯帝国的中后期，各地总督叛乱频发，平叛的突厥人取代了当地的割据政权，重新建立了突厥国家，伊朗地区的萨法尔王朝在公元1002年被突厥将领阿尔普特勤所灭，建立了突厥化的伽色尼王朝。这时的伊朗高原已经建立起多个类似的突厥化国家，他们自称苏丹，表示依然效忠哈里发。而这时的哈里发实际上已是名存实亡了。自此，西亚和伊朗的历史进入了突厥化时代。

在这个时代，塞尔柱突厥帝国的苏丹的征服使得中亚大片土地又一次获得了统一。公元1124年，中国东北部的女真人打败了契丹人，契丹贵族耶律大石率领契丹遗民迁徙到西域，建立起西辽，成为塞尔柱帝国的东邻，并开始对外扩张，与塞尔柱帝国为争夺在中亚地区展开长期争霸战争。1142年塞尔柱战败，中亚突厥化的花剌子模脱离塞尔柱附庸于西辽。在西辽扶持下，花剌子模迅速在中亚崛起。在1194年的赖伊之战中得到阿拉伯哈里发的支持，打败了塞尔柱，占领伊朗地区。1200年，他们又拿下了阿富汗地区，花剌子模帝国正式成立。塞尔柱帝国在内乱外扰之下分崩离析，公元1207年，花剌子模和西辽开战并打败西辽，将其逐回中国新疆地区。自此，丝绸之路上的许多地区受控于花剌子模。

就在这个时期，成吉思汗铁木真也完成了对蒙古各部落的融合。为了打通丝绸之路，成吉思汗在1215年与花剌子模建立了贸易关系。然而，成吉思汗派遣的商队进入花剌子模后，当地总督见财起意，将其全部屠杀并侵吞了商队所有财产。在和平解决的努力无果后，被暴怒的成吉思汗在1219年，成吉思汗率领由蒙古人和维吾尔人组成的十万大军西征花剌子模。蒙古大军的火器和攻城器械使他们攻无不克，而且在拿下在攻城时有抵抗的城邦后必定屠城。根据波斯编年史记载，在成吉思汗西征的五年中，中亚地区死亡的人数超过一千五百万人。在花剌子模灭国之后，蒙古人撒手撤军。

就在蒙古人撤军的空档期，伊朗西部被信奉伊斯兰教阿萨辛派的伊朗人占领，他们在这里建立了木剌夷国（又称伊玛目王朝），他们时什叶派分支伊斯玛以派的又一个支派，他们的政教行为极端，经常搞暗杀，他们培养了一大批顶级刺客，并派往世界各地去刺杀政敌。而欧洲基督教的红衣大主教们便是他们刺杀的首要目标。1251年，成吉思汗的孙子蒙哥继位，而木剌夷国却在不断袭击着蒙古商队，并且已有大量刺客进入蒙古准备刺杀蒙哥，所以1253年，蒙哥汗再次开启了西征，他的队伍横扫了西亚，灭了木剌夷国，还攻破了阿拔斯王朝的首都巴格达，八十万阿拉伯人被杀。至此，历时六百多年的阿拉伯帝国正式终结。征服者旭烈兀在波斯地区建立了伊尔汗国。伊朗的历史进入到蒙古时代。