伊尔汗国成立后，为了维护其统治，波斯人不仅被给予诸多优待，拜火教还被信奉为国教。然而多数波斯人早已放弃了他们的拜火教，大多数人已经接纳并改宗伊斯兰教。1295年，第起位统治者合赞汗在位时进行了改革，包括正式皈依伊斯兰教。至此，伊尔汗国的蒙古人正式被伊斯兰化。

十四世纪之后，蒙古人在世界各地的统治逐渐衰落，伊尔汗国也连年争战不断，在与邻国征战中，突厥人由于被大量引进军队，又成为蒙古帝国中的贵族阶层。就在蒙古人被突厥化的演变中，诞生了一位成吉思汗式的人物帖木儿。他以圣战的名号大肆清洗异教徒和抵抗者，据信有一千七百万人死于他的刀下。他先后征服了阿富汗，伊朗，亚美尼亚和格鲁吉亚，建立起一个幅员辽阔的庞大帝国。1396年，他扣押了各国使节，表示对所有国家宣战，并开始了他第二个阶段的疯狂扩张。他横扫了印度，埃及，奥特曼帝国，并准备远征中国，但此时他突患疟疾卧床不起，与1405年逝世。帖木儿死后，王室帝国内争不断，随后土崩瓦解。

公元1447年，土库曼人复兴了他们的国家黑羊王朝，取代了帖木儿帝国，成为西亚的伊斯兰帝国。但随即被由一个激进的主张用武力迫使民众皈依伊斯兰教的什叶派组织萨菲教团所支持的白羊王朝所取代。作为萨菲教团领袖的萨法维家族是 由波斯人和米底人融合后的后代，又成为库尔德人，他们以波斯人自居，也是伊朗的主体民族。在白羊王朝，土库曼贵族与萨菲教团和库尔德人的矛盾不断，公元1488年，萨菲教团团长的儿子顺位接替他战死疆场父亲的位置，他15岁时将跟随他的土库曼人编制成红帽军，。1501年他率领这支军队和联合阿塞拜疆和土耳其人联手打败了白羊王朝，建立了萨法维王朝，史称波斯第三帝国。

伊斯玛以一世自称自己是穆罕默德女儿的后裔，又是萨珊王朝的后代，加上萨菲教团的支持，轻松获得了一大批什叶派和波斯民众的支持。他以圣战的名义大肆扩张，收复了两河流域的大片疆土，随后又与打败了逊尼派为正统的布哈拉汗国，恢复了波斯帝国的东部疆域。而后他又率军与西方信奉逊尼派的奥斯曼帝国作战。1514年，两国爆发了长达四十一年的战争，最后萨法维王朝被打败，伊斯玛以在公元1524年去世，什叶派追认他为真正的波斯什叶派国家的缔造者。

伊斯玛以死后，萨法维王朝收到东西双方的布哈拉和奥斯曼的夹攻，丧失了大片土地，君主权力也被架空而几近崩溃。1587年，萨法维的第五任君主阿巴斯继位，他以割让领土的方式与奥斯曼和布哈拉达成和议，而后铲除了朝内的土库曼权臣，镇压反叛，迁都伊斯法罕。他还采用了温和方式进行宗教，使逊尼派和波斯拜火教信徒逐渐改宗什叶派。使伊朗逐渐成为以什叶派为主导的穆斯林国家。他还接纳了葡萄牙人和英国人开展了商业贸易。是商业和手工业繁荣，还产生了资本主义萌芽。他从欧洲购买了大量火枪和火炮，建立一支强大的波斯陆军。在他的一系列改革下，萨法维王朝从衰落走向强盛，迎来了自己的黄金时代。

自1598年起，强盛起来的阿巴斯开始向东进攻，将布哈拉汗国和印度的莫卧儿帝国收入囊中，还收复了波斯湾和霍尔木兹海峡，掌握了东西方的贸易通道。1603年，阿巴斯向衰败的奥斯曼宣战，经过十年的战争，奥斯曼战败，归还了大不里士和阿塞拜疆。1623年阿巴斯再次出兵收复了两河流域的大片疆域。自此，阿巴斯进入鼎盛时期，阿巴斯大帝也威名远扬。

然而，阿巴斯大帝在1629年去世后，他的继承者们都是平庸之辈，萨法维王朝开始迅速走向衰败。这期间，奥斯曼，俄罗斯，布哈尔，莫卧儿相继蚕食了波斯领土。后期信仰逊尼派的阿富汗地区常年叛乱，与波斯统治者的矛盾激化。公元1709年，阿富汗贵族起义，建立了霍塔克王朝，反抗波斯的统治。1722年马赫穆德攻陷了伊斯法罕，成为波斯的新统治者。但由于其统治残暴，大批什叶派和萨法维王室成员被清洗，加之波斯人都认为他是阿富汗人，所以其统治遭到质疑，反抗不断。其中有个叫纳迪尔沙的红帽军官在1726年重新推举被废黜的塔赫玛斯普二世复辟，而后他打着萨法维王朝正统的旗号，吸收了各方起义军，成功驱逐了阿富汗人，还收复了被俄罗斯，和奥斯曼侵占的土地，并洗劫了印度莫卧儿首都德里。被誉为波斯的拿破仑。1736年，萨法维末代君主阿巴斯三世去世，纳迪尔沙自立为王，建立了阿夫沙尔王朝，结束了波斯第三帝国长达235年的统治。

在阿夫沙尔王朝统治时期，纳迪尔沙四处征战，无往而不胜。他用抢夺来的财富大兴土木，几乎重现了当年阿巴斯在位时的波斯盛世。然而，他在统治时期对什叶派信徒的苛捐杂税导致了各地抗争不断，他本人也被密谋叛乱的贵族杀死。从此波斯又陷入内乱。