В первые годы правления Улугбека пред ним встал ряд первоочередных задач. Одна из них — присоединение Хорезма, захваченного после смерти Темура кочевниками с севера. В начале 1413 года эта задача была выполнена совместными действиями Шах Малика и Улугбека. Шах Малик был назначен наместником Хорезма. Это свидетельствует о том, что Улугбек сохранял со своим опекуном дружественные отношения.
Беспокоили Улугбека непокорные наместники отдельных областей. Ему пришлось выступить с войском против своевольного мирзы Ахмада, своего двоюродного брата, в результате чего Улугбеку удалось подчинить себе всю Ферганскую долину. Напряженная обстановка была на границе с Дашти Кипчаком и Моголистаном. Стараниями Улугбека в этих государствах, прилегавших к Мавераннахру, взошли на престол его ставленники, Баракоглан и Шер Мухаммадоглан. Но эти ханы столь же мало оправдали надежды Улугбека, как Тохтамыш — надежды Амира Темура. Вскоре и они перестали ему подчиняться.
В 1425 году Улугбек разгромил войска Шер Мухаммадоглана в районе озера Иссык-куль и реки Или, захватив большую добычу. В числе трофеев было два куска нефрита, из которых впоследствии была вырезана надгробная плита на могиле Амира Темура в мавзолее Гур-Эмир. В память о победоносном походе 1425 года по велению Улугбека была высечена надпись на скале в ущелье Илан-утты вблизи Джизака, сохранившаяся до нашего времени, которая является своеобразной "зафарнома" (летопись побед).
Баракоглан стремился к полной самостоятельности на землях по Сырдарье вокруг города Сыгнака, важного торгового центра. В ответ на эти притязания летом 1427 года Улугбек выступил против Баракоглана. Поход закончился полным поражением войск Улугбека. От гибели Улугбека прибывший с большим войском отец Шахрух. Поражение едва не стоило ему престола. Это так подействовало на Улугбека, что он в последующие годы не предпринимал походов даже тогда, когда даштикипчакские кочевники или моголы совершали набеги на пограничные районы государства. Только в последние годы царствования Улугбеку пришлось снова воевать в этих местах.
После смерти Шахруха в 1447 году в стране начались междоусобицы. После поражения в Хорасанском походе в 1447 году между Улугбеком и его старшим сыном Абд ал Латифом возник конфликт, перешедший в военные действия. В октябре 1449 года в окрестностях Димишка к западу от Самарканда произошло сражение между войсками тимурида Мирзо Улугбека и его сына Абдаллатифа, в котором войска Улугбека были разбиты. Вскоре после этого Улугбек был предательски убит
