Türkmenistan topraklarında gelişen kültürlerden bir diğeri ise, Harezm bölgesinde ortaya çıkmıştır. Harezm, Parfiya ile yaklaşık aynı zamanlara rastlamaktadır. Kuzey Türkmenistan'da yerleşen Eski Harezm; Kalalıgır, Küzeyligir, Toprakkale, Akçagelin, Şahsanem ve eski Vas gibi önemli ekonomik ve kültürel merkezlere sahip olmuştur. Harezmler, Çermenyap ve Dovdan isimli gelişmiş su kanalları kurarak, tarımda ileri bir seviyeye ulaşmışlardır. Harezmliler de Parfiyalılar gibi kendi paralarını basıp, "Ganlı" adı verilen kendi yazılarını kullanmışlardır. Güney Türkmenistanda, üçüncü asırda Parfiya devletinin sona ermesi üzerine, bölgede uzun sürmeyen bir Sasani hakimiyeti başlar. Beşinci asrın ikinci yarısında da Türkmenistan, Eftalitlerin (şimdiki Türkmen boylarından biri olan abdallar) hakimiyetine geçer. Bu dönem aynı zamanda Türk halklarının Türkmenistan'da hakimiyetinin başladığı dönemdir. Nitekim altıncı yüzyıl Türkmenistan'da Türk Hakanlığı asrı olarak anılmaktadır.
Arapların Türkmenistan'a gelmesi yedinci yüzyıl ortalarına doğru olmuştur. Dönemin Merv (Marı), Abivert ve Nusay Hakimleri Araplara direnmeden İslamiyeti kabul etmişler. Arapların yönetiminde önceleri Müslüman olan halktan vergi alınmamış, ancak daha sonra bütün halktan vergi alınmaya başlanmıştır. Dokuzuncu yüzyılda Türkmenistan'daki Arap hakimiyetinin dağıldığı ve bu hakimiyetin Tahiri ile Samanilere geçtiği görülmektedir. Onuncu yüzyılda ortaya çıkan Gazneliler, Samani hakimiyetine son vererek kendi dönemlerini başlatmışlardır.