Тимур оставил тридцать шесть сыновей и внуков, самыми знаменитыми из которых были его третий сын мирза Миран-шах, правитель Персии, и его сын Халил, выбранный императором группой знати в противовес мирзе Пир-Мехмеду; Шахрух, его младший и любимый отпрыск, который, столь же известный, как и отец, мужеством и человечностью, впоследствии на несколько лет объединил под своим влиянием соперничающие фракции, раздиравшие отцовскую империю; а Хусейн, сын дочери императора Тагайшах, который в Сирии перебежал к египтянам, противостоя совету военачальников после смерти деда и расформировав свои полки, заставил монгольскую армию вернуться по домам и отказаться от войны с Китаем. Старший сын Тимура мирза Джихангир умер вскоре после того, как его отец взошел на трансоксианский престол, и его сын Мехмед, битый палками за злоупотребления в Персии, а затем ставший генералиссимусом при императоре в Малой Азии, где он весьма отличился в Османскую кампанию, слег от тяжелой болезни, вернувшись в 1403 году от границ Турецкой империи в Анатолии, и скончался в возрасте двадцати девяти лет, так и не успев добраться до Самарканда. Мирза Пир-Мехмед был следующим сыном после него, но, хотя Тимур выбрал его своим преемником, вскоре он был вынужден отказаться от притязаний на оспариваемый трон, который захватил и удерживал несколько лет Халил, и в его правление вся империя пала жертвой междоусобной войны. Несколько эмиров избрали его сразу же после смерти императора, когда собрались на совет, чтобы принять решение о целесообразности осуществления или отказа от запланированного похода в Китай, и в конце концов решили, что дело должно быть продолжено под его началом, поскольку он был храбрым и опытным военачальником в войске деда и считался среди царевичей самым способным довести поход до славного завершения, а затем и воины армии окончательно и единодушно выбрали его как преемника на императорском троне. Однако его права оспаривали многие беки и мирзы, а также ближайшие родственники умершего монарха, которые поддержали Пир-Мехмеда, ведь его выбрал своим наследником сам Тимур. В то же время Хусейн поднял мятеж среди войск и распустил свои эскадроны, отказавшиеся признать его вождем; с небольшой группой сторонников он выступил на Самарканд, но был перехвачен приверженцами Халила и вынужден уйти в Персию, в то время как Мехмед, который до тех пор удерживал столицу, покинул ее вместе с женами и визирями и обосновался в Бухаре, где его провозгласили ханом. Мятеж Хусейна породил смуту в армии и заставил Халила собрать сторонников и вернуться с ними Самарканд, где его объявили императором; лед на Сейхуне, когда через него переправлялись повозки и вьючные верблюды, сломался, и несколько из них утонули в реке, так как были тяжело нагружены золотом. Таким образом, кампания была полностью сорвана, и империя Чагатая погрузилась в распри и беспорядки, Халил, процарствовав несколько лет, растратил все сокровища, накопленные его дедом во многих войнах, а Сирия, Грузия и Малая Азия вернулись к своим прежним хозяевам. Халила свергли в 1411 году его собственные подданные, и на престол взошел Шахрух.
Однако для империи монголов уже наступил закат, и после смерти Тимура начался ее быстрый и неотвратимый упадок. Китайские армии Хунъу выгнали их из Китая в пустыни и сожгли и разрушили до основания все главные города и крепости Монголии, так что их руины, так и не восстановленные жителями, по сию пору разбросаны по степям. Люди вернулись к прежнему патриархальному образу жизни в палатках, окруженные своими стадами. После смерти Шахруха его потомков перебили или угнали в рабство турки, а страну разделили между собой многочисленные местные царьки, и местные жители поочередно стонали то под их тиранией, то под угнетением захватчиков из соседних стран. В конце концов эти провинции в 1510 году были объединены мощной рукой персидского шахиншаха Исмаила Сефеви, и его потомки