Катастрофа 1220 года
Весной 1220 года Чингисхан, взяв Бухару, подошёл к Самарканду. Хорезмшах Мухаммед рассчитывал удержать столицу силами большого гарнизона, однако город сдался после нескольких дней осады, а цитадель ещё некоторое время сопротивлялась. Большую часть жителей перебили или угнали в рабство, ремесленников вывезли в Монголию, а позднее в город Симали под Пекином, куда они принесли виноградарство и самаркандскую парчу. Даосский монах Чан Чунь, побывавший здесь через год, писал, что уцелела лишь четверть населения.
Когда рабочих рук стало катастрофически не хватать, Афрасиаб с его сложной системой водоснабжения был заброшен. Городская жизнь переместилась в южные кварталы, развивавшиеся ещё в XI–XII веках, — туда, где находится нынешний исторический центр.
В улусе Чагатая
Самарканд вошёл в улус Чагатая, сына Чингисхана. Монголы привлекали к управлению китайских и каракитайских чиновников и допускали христианские епископства. Во второй половине XIII века в междоусобных войнах ханов город вновь подвергался грабежу. И всё же торговля постепенно оживала: Марко Поло со слов других описывал Самарканд как «очень большой и великолепный город».
Ибн Баттута, посетивший Самарканд в 1333 году, отметил, что стен и ворот у города больше нет, а многие дворцы лежат в руинах, однако базар был многолюден, а гробница Кусама ибн Аббаса — великолепна. С середины XIV века вдоль дороги к Шахи-Зинде начали возводить новые мавзолеи.
Сербедары и новая сила
В 1340–1360-х годах улус Чагатая распался, в Мавераннахре правили тюрко-монгольские эмиры, а ханы Моголистана с востока раз за разом разоряли страну. Когда в 1365 году войско Ильяс-Ходжи осадило Самарканд, город отстояли не эмиры, а простые горожане — сербедары. Во главе с учеником медресе Мауланазаде они перегородили улицы и истребляли врага в засадах. На следующий год их вожди были казнены по приказу эмира Хусейна, но барласский эмир из Кеша Тимур заступился за Мауланазаде и завоевал авторитет среди горожан. Эти события открыли дорогу к власти Тимуру, и в 1370 году Самарканд стал столицей новой державы.