İlarslan Dönemi (1156 – 1172)
Atsız, amcası Atsız’dan sonra veliaht olarak saltanat makamına geçti ancak Atsız’ın oğulları ve saltanatta hak iddia edebilecek rakipleri saltanat makamını tehdit eder durumdaydı. Bu tehlikeleri ortadan kaldırmak için amcasını ve kardeşlerini öldürerek tüm rakiplerini bertaraf etti. İlarslan’ın hâkimiyeti Büyük Selçuklu Devleti Sultanı Sencer tarafından da tanındı. Zira Selçuklu Devleti zor zamanlar geçiriyor, Sencer artık Harezm bölgesini kontrol altında tutamıyordu. Selçuklu tehdidinden de kurtulan İlarslan, artık Harzemşahlar Devletini tartışılmaz ve tam anlamıyla bağımsız hale getirmiş oldu.

Büyük Selçuklu Devleti zayıflamış, Selçuklu Sultanı Sencer ise oldukça yaşlanmıştı. Herşeye rağmen Sencer’in varlığı Harzemşahların büyümesine engel teşkil ediyordu. Zira Harzemşahların Şahlanışı Sultan Sencer’in vefatından sonra mümkün olabildi. Sencer’in 1157 yılında vefat edince zaten zayıf düşmüş olan Büyük Selçuklu Devleti tarih sahnesinden silindi. Büyük Selçuklu Devletinin hâkimiyet alanları, kendisini Büyük Selçuklu Devleti’nin mirasçısı olarak gören Harzemşahların kontrolü altına girmeye başladı. Önce Doğu İran bölgesi ve Harezm bölgesinin yakın çevreleri Harzemşahlar Devletinin hâkimiyeti altına girdi. Sonrasında hâkimiyet altına aldığı bölgelerdeki devlet teşkilatlanmasını ve fethettiği bölgelerin hâkimiyetini sağlamlaştıran Atsız, HarzemşahlarDevletini dört başı mamur bir imparatorluk haline getirdi.

Harzemşahlar, artık tam anlamıyla bağımsız ve bölgesinde güçlü bir otorite olarak rüştünü ispatlamış bir imparatorluk olmuştu. Atsız, Harzemşahlar Devletinin sınırlarını genişleterek Tus, Bistam ve Damgan bölgelerini de hâkimiyeti altına aldı (1170). Atsız, Harzemşahların yükselişini ve güçlenmesini sağlamıştı ancak doğudaki Karahıtaylılar tehdidi devletin daha fazla güçlenmesine imkân vermiyordu. Karahıtaylara vergi vermek zorunda kalan ve olası Karahıtay tehdidine karşı tedirgin durumda olan Atsız, ordu nezlindeki hazırlıklarını tamamladıktan sonra Karahıtaylarla mücadele etmeye hazır hale gelince vergi tahsil etmek için gelen Karahıtay elçisine vergi vermeyeceğini bildirerek üstü kapalı olarak da olsa savaş ilan etti. Karahıtaylar, beklendiği gibi taarruza geçerek Nişabur’a doğru yola çıktılar. Askeri gücü bakımından Karahıtaylılarla mücadele etmesi zor olan Atsız, Karahıtaylıların taarruz edeceği güzergâhı su taşkınlarıyla bataklığa çevirince Karahıtaylılar taarruzu yarıda bırakarak geri dönmek zorunda kaldılar. Atsız, Karahıtaylıları mağlup edememişti ama yine de Karahıtay tehdidini bir süre içinde olsa bertaraf etmişti. Atsız, bu vakadan kısa bir süre sonra vefat etti. Atsız’ın vefatı üzerine saltanat mücadeleleri baş gösterdi.

Alâeddin Tekiş Dönemi (1172 – 1200)
Saltanatın esas varisi olan Tekiş, Nişabur şehrinin dışında bulunuyordu. Küçük oğlu Sultan Şah, bu fırsatı değerlendirerek kendisini Harzemşahların Sultanı ve Büyük Kağanı ilan etti. Atsız’ın büyük oğlu Tekiş, kardeşinin Hükümdarlığını kabul etmedi ancak önce davrandığı için saltanat ordusunu arkasına alan Sultan Şah’a karşı tek başına mücadele etmesi mümkün değildi. Kardeşini tahttan indirmek için, kadim düşmanları olan Karahıtaylardan destek istedi. Harzemşahlar üzerinde düşmanca emeller besleyen Karahıtaylar elbette bu fırsatı değerlendireceklerdi. Karahıtayların destek için gönderdikleri ordunun başına geçen Tekiş, Nişabur’a girerek kardeşini tahttan indirdi ve saltanat makamına geçerek kendisini Sultan ilan etti. Sultan Şah, Karahıtay ordusuna karşı koyamayıp şehirden kaçmak zorunda kaldı. Bir yıl kadar sonra tekrar saltanat mücadelesi içine girişen Sultan Şah, Irak Selçuklularının hükümdar vekili Ayaba ile anlaşarak tekrar Tekiş’i indirmek için Nişabur’a girdi. Sultan Şah’ın bu denemesi başarısızlıkla sonuçlandı ve Ayaba savaşta öldürüldü. Sultan Şah ise saltanattan vazgeçerek Dihistan’a kaçtı (1174).

Tekiş, kudretli ve güçlü bir handı. Hâkimiyeti döneminde Harzemşahları devlet nizamı, disiplini ve teşkilatlanmasıyla tam anlamıyla bir İmparatorluk haline getirdi. Saltanat makamını ele geçirmesi için bir anlamda kullandığı Karahıtaylılarla münasebetlerini keserek mücadeleye girişti. Önceleri verdikleri destek için Karahıtaylara vergi vermeyi kabul eden Tekiş, vergi tahsil etmek için gelen Karahıtaylı elçisinin kibirli ve fütursuz tavırlarına hiddetlenerek öldürerek Karahıtaylara açıkça savaş ilan etti. Karahıtaylılar da Atsız döneminde yarım bıraktıkları Harezm seferini tamamlamak üzere Harzemşah Devletinin başkenti Nişabur’a taarruza giriştiler. Tekiş’in teşkilatlandırdığı Harzemşahlar ordusu eskisinden çok daha güçlüydü. Kalabalık Karahıtaylı ordusu ile doğrudan mücadeleye girişen Tekiş, bu mücadelede Karahıtaylara ağır bir mağlubiyet yaşatarak uzun yıllardır süre gelen Karahıtay tehlikesine karşı ilk önemli başarıyı elde ettiler. Türk Yurtlarını 150 yıl boyunca tehdit ve tahrip eden Karahıtaylılar’ın batıya ilerlemeleri bu zaferle bertaraf edilmiş oldu.

Tekiş, kendisine bağlılığını bildirmesine rağmen kardeşi Sultan Şah’tan tedirgin olmaktaydı. Bu sebeple fevkalade bir lüzum hâsıl olmadıkça Nişabur’u terk etmiyordu ve stratejik hamlelerde ordusunun başında bulunamıyordu. Sultan Şah, 1187 yılında vefat edince saltanat tehlikesi ortadan kalkmış oldu. Tekiş Han’ da stratejik olarak daha rahat hareket edebilir duruma gelmişti. Artık ordusunun başına daha rahat geçebilen Tekiş, Doğu İran ve Horasan’ı hâkimiyeti altına alarak sınırlarını genişletti. Harzemşahların genişlemesi Büyük Selçuklu Devletinin ardıllarından olan Irak Selçukluları Sultanı 2. Tuğrul Han’ı tedirgin etti. 2. Tuğrul Han, Irak coğrafyasında güçlenmiş, İslami Halifesi Abbasi Sultanı’nın koruyuculuğunu üstlenmişti. Elde ettiği başarılarla Hilafet Makamının siyasi yetkilerini elinde bulunduran 2. Tuğrul Han, hâkimiyeti altındaki bölgelere doğru yayılmakta olan Harzemşahlar’a karşı mücadeleci bir tavır göstererek bizzat ordusunun başına geçip Harzemşahlar ile savaşa tutuştu. Tekiş Han, 2. Tuğrul Han’ın ordusuna denk bir kuvvetle giriştiği mücadeleyi kazanarak 2. Tuğrul Han’ı savaş meydanında öldürdü. Tuğrul Bey’in ölümü üzerine Irak Selçukluları yıkıldı ve Büyük Selçuklu Devleti’nin hakimiyet kurduğu coğrafyada varlığını sürdüren Irak Selçukluları’nın hakimiyet alanları da Harzemşahlar Devletinin sınırlarına dâhil oldu (1194).

Bu galibiyetten sonra Harzemşahlar tarihlerinin en geniş sınırlarına erişerek Irak, İran ve Horasan bölgelerinde hâkim hale geldiler. Tekiş Han’da kendisini tekrar Selçuklu Devletinin hilafı olarak ilan edip Bağdat Halifesinden saltanat menşuru (Fermanı) aldı. Yaklaşık 100 yıldır Hilafet makamının koruyuculuğunu üstlenmekte olan Selçuklular, son Selçuklu devleti olan Irak Selçuklularının da yıkılmasıyla koruyucusuz kalmıştı. Kendisini Selçukluların halefi ilan eden Tekiş, bu vazifeyi de sahiplenerek hem Bağdat da bulunan halifenin hem de Abbasilerin koruyuculuğunu üstlendi. Bu vazifenin bir gereği olarak da bölgede hilafet muhalifi İsmaililer ile mücadele içerisine girişti. İsmaililer, Hilafet silsilesine itiraz ederek mevcut halifelerin hâkimiyetlerini reddediyor ve isyan hareketlerine girişiyorlardı. Giderek güçlenen bu isyan hareketinin mensupları bazı kaleleri ele geçirerek Hilafet makamının hâkimiyetine gölge düşürmekteydiler. Tekiş, 2. Tuğrul döneminde çözülemeyen bu sorunu çözerek İsmaililerin ele geçirdiği kaleleri geri alıp İsmaililik akımının Halife üzerindeki baskısını ortadan kaldırdı.

Tekiş Han, Halifenin koruyuculuğunu üstlendikten sonra yayılma politikalarını yavaşlatarak bu vazifeye yoğunlaştı ve kalan ömrünü Hilafet makamına hizmet ederek geçirdi. 1200 yılında vefat edince yerine oğlu Muhammed geçti.