Selçuklu Devleti, Dandanakan Savaşı’nı takip eden ilk on beş yıl içinde hızlı bir büyüme gösterdi. Tuğrul Bey 1041-42 yılı içerisinde önce Gurgan, ardından da Taberistan’ı ele geçirdi. Mahalli hakim Anuşirvan ‘ın tabiiyetini arz etmesi ve 100.000 dinar ödemesi karşılığında barış yapıldı. Ziyârî ve Bavendi hanedanları itaat altına alındı. Kardeşi Çağrı Bey ile birlikte ezeli düşmanları Şah-Melik’in hakimiyetine giren Harezm’i Selçuklu idaresine bağlayan Tuğrul Bey, bundan sonra batıya yöneldi.
Selçukluların batı fetihlerinin kahramanı Tuğrul ve Çağrı Beylerin anne bir üvey kardeşleri, İbrahim Yınal idi. İbrahim Yınal Orta İran’ın önemli merkezlerinden Rey şehrini 1042 yılında zorlanmadan ele geçirdi. Orta İran ve Batı İran’ın Selçuklulara karşı koyabilecek siyasi birliktelikten yoksun olması, batıda Selçuklu fetihlerini daha da hızlandırdı. Rey şehrini hareket merkezi hâline getiren İbrahim Yınal, Bürucerd, Hemedan, Kazvin ve Zencan gibi Cibal bölgesinin önemli şehirlerini kısa süre içerisinde ele geçirdi. İbrahim Yınal’ın yanı sıra, Arslan Yabgu’nun oğlu Kutalmış ve Çağrı Bey’in oğlu Alp-Sungur Bey Yakuti, Orta ve Batı İran fetihlerini yürüten diğer önemli hanedan üyeleriydi.
Tuğrul Bey, 1042 yılında İbrahim Yınal tarafından fethedilen Rey şehrine geldi. Tuğrul Bey başkenti Nişabur’dan Rey’e nakletti. Tuğrul Bey, Rey şehrinden gönderdiği elçilerle Orta ve Batı İran’a hakim olan mahalli hanedanlardan bir kısmı Selçuklu Devleti’ne bağlandı. İbrahim Yınal, 1047-48 yılında Tuğrul Bey’in emri ile Azerbaycan’a yürüdü.
Selçuklu hâkimiyeti Orta ve Batı İran’da yayılırken Türkmen boylarının kalabalık kitleler hâlinde Horasan üzerinden batıya akışı da devam etmekteydi. Bu geniş kapsamlı göç hareketi yerleşik İran coğrafyasında ciddi bir rahatsızlık yarattı. Bu durumu dikkate alan Selçuklular, Türkmenleri Azerbaycan üzerinden Anadolu’ya yönlendirdiler. Bu siyaset neticesinde Dandanakan Savaşı’nı takip eden ilk on yıl içerisinde, Türkmen boylarından önemli bir kitle Azerbaycan, el-Cezire ve Doğu Anadolu’ya ulaştı.
Büyük Selçuklu Devleti kısa sürede doğuda İndus Nehri’ne, güneyde Umman Denizi’ne ulaştı. Batı yönünde yapılan akınlarda Bizans ve Gürcülere karşı da önemli başarılar kazanıldı (1046). Bu sırada Arslan Yabgu’nun oğlu Kutalmış ve Musa Yabgu’nun oğlu Hasan Anadolu seferine çıktılar. Hasan bu sefer sırasında şehit düştü. Hasan’ın pusuya düşürülerek şehit edilmesi üzerine Kutalmış ile birlikte İbrahim Yınal da Anadolu’da fetihler yapmak üzere görevlendirildi. Selçuklu ordusu, Bizans ve Gürcü kuvvetlerinden oluşan düşmanı Erzurum yakınlarındaki Pasinler Ovası’nda ağır bir yenilgiye uğrattı (18 Eylül-1048). Bu savaş, Selçukluların Bizans’la yaptığı ilk önemli savaştır. Bu zafer sonucunda Gürcü Kralı Liparit esir düştü. Bizans’ın Doğu Anadolu’daki askerî gücü önemli ölçüde kırıldı. Pek çok esir ve ganimet elde edildi. Bu savaş sonunda Erzurum ele geçirildiği gibi Selçuklular Van Gölü’nden Trabzon’a kadar olan alanda hakimiyet sağladılar.
Tuğrul Bey, 1054 yılı başlarında güçlü bir orduyla Doğu Anadolu’ya girdi. Bargiri ve Erciş Kalelerini kısa süre içerisinde fethetti. Ardından Malazgirt Kalesi’ni kuşattı. Kuşatma yaklaşık bir ay sürdü. Kaleyi ele geçirebilmek için Bitlis şehrinden büyük bir mancınık getirildi. Ancak mancınığın Rumlar tarafından yakılması ve kışın yaklaşması üzerine askerî harekâta baharda devam etmek üzere kuşatma kaldırıldı. Bizans seferini yanda bırakmak zorunda kalan Tuğrul Bey, Çağrı Bey’in oğlu Yakuti’yi Anadolu’ya seferler düzenlemekle görevlendirdi.
Bu sırada Irak ve Suriye üzerinde hakim olan Abbasi halifeleri oldukça güçsüz bir durumdaydı. Şii Büveyhoğullarının Bağdat üzerinde gittikçe artan bir baskısı söz konusuydu. Ayrıca Abbasiler Anadolu üzerinden Bizans’ın, Mısır üzerinden de Fâtımîlerin baskısı altındaydı. Bu baskılardan kurtulmak isteyen Abbasi halifesinin yardım istemesi üzerine Bağdat’a gelen Tuğrul Bey, Büveyhoğulları’nın hakimiyetine son verdi (1055). Halifeyi himayesi altına aldı. Tuğrul Bey, İbrahim Yınal’ın ayaklanması nedeniyle Bağdat’tan ayrılmak zorunda kaldı. Tuğrul Beyin Bağdat’a girişi sırasında kaçan Büveyhoğulları Devleti’nin Türk kökenli komutanı Arslan Besasiri Fâtımîhalifesinin yardımıyla yeni bir ordu kurarak Musul’a girdi ve Fâtımîhalifesi adına hutbe okuttu. 1057 yılında harekete geçen Tuğrul Bey bütün Kuzey Irak’ı Büveyhoğullarından temizledi. Ancak, Arslan Besasiri Mısır’a kaçtı. Böylece Irak, Suriye ve Hicaz toprakları Selçukluların kontrolüne geçti.
Halife el-Kâ’im, Tuğrul Bey’in 24 Ocak 1058 tarihinde Musul seferinden dönüşünde Tuğrul Bey’i kabul ederek bütün dünyevi yetkilerini sultana devretti. Tuğrul Bey’e “hil’atler” ve “sancaklar” verildi, “taç” giydirilerek “altın kılıç” kuşatıldı. Siyasi gelişmeler Tuğrul Bey’i tartışılmaz bir şekilde “doğunun ve batının sultanı” konumu na getirmişti. Tuğrul Bey, bu konumunu hilafet makamına resmen tasdik ettirerek meşrulaştırmayı başardı ve bizzat halife tarafından tahta oturtularak “doğunun ve batının sultanı” (Sultânu ‘l-maşrik vel-magrib) ilan edildi.
Devletin doğusunda ise Çağrı Bey, Harzem bölgesini ele geçirmiş, oğlu Alp Arslan’ın da yardımı ile Karahanlıları ve Gaznelileri yenmişti. Böylece Karahanlılarla Ceyhun, Gaznelilerle de Hindikuş dağları sınır kabul edildi. Hayatının sonuna kadar doğuda tüm yetkiyi elinde bulundurmuş olan Çağrı Bey, 1061 yılında öldü.
11 Şubat 1063’te Sultan Tuğrul, Abbasi Halifesi’nin kızıyla muhteşem bir düğünle evlendi. Ancak iki ay sonra Sultan Tuğrul, Kavurd’un isyanı ile ilgilenmek üzere Bağdat’tan ayrıldı. Tuğrul Bey, Rey’e geldiği sıralarda hastalandı ve 4 Eylül 1063’te vefat etti. Yaklaşık yirmi beş yıl hüküm süren Tuğrul Bey, vefat ettiğinde 70 yaşını aşmış bulunuyordu. Ömrünü Cend’den Erzurum ve Nusaybin’e kadar yaklaşık 3.000 km genişliğinde bir coğrafyada bir askerî seferden başka bir askerî seferle geçiren Tuğrul Bey; sabrı, metaneti, cesareti, sağlam muhakemesi ve bitmek bilmeyen enerjisiyle güçlü bir devletin temellerini attı. Askerî kabiliyetleri, siyasizekâsı ve teşkilatçılığı ile tarihte kabile reisliğinden büyük ve teşkilatlı bir devletin hükümdarlığına yükselebilmeyi başaran nadir şahsiyetlerden biridir.