در نيمهٔ دوم سدهٔ هشتم هجري، تيمور به ايران حمله کرد و سمرقند را پايتخت خود قرار داد. وى طرفدار ساختمان‌هاى زيبا و عظيم بود. معمارى اين دوران ادامهٔ سبک ايلخانى محسوب مى‌شود. در اين دوران هنر ايران به شکوه ديگرى دست يافت. تيمور براى ايجاد بناهاى عظيم و باشکوه در سمرقند، از نقاط مختلف معماران، کاشى‌کاران و هنرمندان ديگر را به سمرقند گسيل داشت.
بخش اعظم آثار معمارى دورهٔ تيمورى امروزه از بين رفته است. از جمله بناهاى اين دوران، کاخ عظيمى است که تيمور در زادگاهش ?کش? بنا کرد. بناى باشکوه ديگر مسجد بى‌بى‌خاتون در سمرقند است که در سال ۷۷۷ هجرى شمسى آغاز شده؛ اين مسجد هم‌اکنون ويران است. آرامگاه تيمور بناى ديگرى است که هنوز از آثار ارزشمند معمارى تاريخى سمرقند است. تيمور بيشتر به خراسان شمالي، يعنى سرزمين‌هاى جيحون، مرو، سمرقند، بخارا، توجه داشت و در محدودهٔ ايران آثار قابل‌توجهى باقى نيست. هنر اين بخش از ايران بزرگ که امروزه بعنوان آسياى ميانه شناخته مى‌شود، هنرى است ايراني؛ که پايه‌هاى آن توسط سامانيان و خوارزمشاهيان ريخته شد، و در دورهٔ سلجوقى مسير کمال را پيموده و در دورهٔ تيمور و تيموريان توسط هنرمندان شيراز و اصفهان به اوج کمال رسيده است.
پس از مرگ تيمور در ۷۸۴ هـ . ش و به تخت نشستن شاهرخ، ايران خاورى يا به‌عبارتى تمام خراسان و کابل و هرات به تصرف وى در آمد.
مدرسهٔ خرگرد بنايى بى‌نظير و يکدست است که در ۸۲۳ به‌پايان رسيد. بناى ديگر اين دوره بعقه شمس‌الدين در يزد است و نيز تربت شيخ جام و مسجد کالى تربت جام. از بناهاى مهم اين دوران مسجد گوهرشان است که بزرگ‌ترين بناى تاريخى دوران شاهرخ بشمار مى‌آيد، که در سال ۷۹۷ هـ در مشهد و در جوار حرم مطهر حضرت على بن موسى‌الرضا (ع) بنا شده است.
بهترين طراحان و صنعت‌گران غرب و مرکز و جنوب ايران به خدمت تيموريان در آمدند و شرق و شمال ايران را از نظر معمارى غنى کردند.
مسجد کبود تبريز از برجسته‌ترين پيشرفت‌هاى معمارى اين دوره است. اين مسجد از شاهکارهاى کاشى‌کارى رنگين و هنر تزئينى ايران در سدهٔ نهم هجرى است. اين اثر در زمين‌لرزه‌اى به سال ۸۴۴ هـ . ش ويران شد. معمار مسجد کبود بنابر کتيبهٔ سردر، نعمت‌الله بن محمد بواب بوده است. اين مسجد در مجموع ۹ گنبد داشته است.
مساجد دورهٔ تيمورى اصولاً بر مبناى پلان و طرح مساجد سلجوقى ساخته مى‌شدند؛ يعنى صحن مستطيل يا چهار ايوان و يک سرسراى گنبدى در پشت ايوان اصلى و مناره‌هايى در ايوان اصلي؛ مانند مسجد جامع تيمورلنگ در سمرقند، مسجد گوهرشاد در مشهد و ... .
در اواخر سدهٔ هشتم و نيمهٔ اول سدهٔ نهم، مساجد با پلان مرکزى بوجود آمدند و رواج يافتند. اين مساجد بدون صحن بودند و ايوان توخالى و عميق داشتند که مناره‌هاى حجيمى در طرفين آنها قرار داشتند. مساجد آرامگاهى سمرقند از اين نوع هستند.
آثار ديگر تيموريان در ايران کنوني، که از سدهٔ نهم هجرى برجاى مانده است، مسجد شاه از سال ۸۰۳ هـ .ش در مشهد مقدس مى‌باشد. شکل گنبد مسجد گوهرشاد ناب‌تر و کامل‌تر است.