15世纪时，帖木儿帝国的首都撒马尔罕成为重要的科学中心。尤其在帖木儿之孙乌鲁伯格统治时期，城市得到了改善，来自不同国家的科学家来到撒马尔罕。乌鲁伯格与国家行政部门一起在撒马尔罕从事科学活动。他主要钻研天文学和数学研究。他在撒马尔罕建立了不少宗教学校和天文台。他参加了当时一些学者的课程和讨论，以便他利用这些知识来创办宗教学校。当时最著名的科学家都聚集在乌鲁伯格周围。他参加了Gazizadeh Rumi和Giyasaddin Jamshid al-Kashi等著名学者的课程。

撒马尔罕伊斯兰学校于1417年在乌鲁伯格的命令下开始建造，并于1421年竣工。多年以来他一直是一个重要的科学中心，一直到乌鲁伯格去世为止。该校有四个部门，每个部门都指定了一名助手。出生于布尔萨的加齐扎德鲁米随后便到撒马尔罕工作，他在伊斯兰学校和天文台的建立中，发挥了重要作用。

从Giyasaddin Jamshid al-Kashi的来信中，了解到有关该伊斯兰学校科学活动的信息。这封信谈到了当时最优秀的科学家参与伊斯兰学校、教授、所有关乎科学的教师以及数学家的活动。除了在伊斯兰学校举办的课程之外，还有当时学者之间的讨论，乌鲁伯格也参加了讨论。信中也提到，关乎科学的讨论不仅在伊斯兰学校举行，也会在乌鲁伯格的宫殿中举行。

在撒马尔罕伊斯兰学校建成后，乌鲁伯格决定再建造一座天文台。这个天文台被称为乌鲁伯格天文台或者撒马尔罕天文台。该天文台在撒马尔罕伊斯兰学校住中，用于进行天文学和数学研究。天文台建造完成后，由吉亚萨丁·贾姆希德领导、使用。他在这里所做的观察持续了十二年。起初是由吉亚萨丁·贾姆希德进行了计算和观察。1429年吉亚萨丁·贾姆希德去世后，便由卡齐扎德·鲁米接替这项工作。1430年卡齐扎德·鲁米去世后，他的学生阿里·卡什吉开始领导天文台。多亏了这些的研究，乌鲁伯格得以完成著名的“齐奇尼”。这个星表被称为Zic Gurkani或Zic Jadid Sultan，多年来为西方和东方所使用。

然，在1449年乌鲁伯格被暗杀后，天文台被一群宗教狂热分子给摧毁了。

14世纪末至16世纪初，帖木儿帝国在中亚、伊朗东部以及阿富汗境内创作了许多重要的艺术作品。帖木儿艺术因其建筑和微型艺术的发展而受到重视，在中亚、伊朗、阿富汗地带，甚至在后来的莫卧儿帝国时期，在印度伊斯兰艺术的参考中发挥了作用。尽管在创作重要伊斯兰艺术作品的这一时期，论单一风格是不可能的，但还可以看到地方差异的统合。在创作引人注目的作品的地方，有独特的艺术中心，承载着帖木儿艺术的精神。从这个角度来看，撒马尔罕、赫拉特和设拉子已经成为创作手工艺的中心。

在帖木儿帝国首都撒马尔罕中，除了来自中亚和伊朗的艺术家，还有从印度、安纳托利亚和叙利亚移民过来的艺术家。西班牙大使Rui Gonzalez de Clavijo说，撒马尔罕共有15万个艺术家家庭。在帖木儿统治期间，撒马尔罕创作了不少重要的建筑作品，成为艺术中心。帖木儿艺术的第二个辉煌时期恰逢帖木儿之子沙哈鲁统治时期。沙哈鲁统治时期是帖木儿帝国在文化和艺术方面最为强大的时期。沙哈鲁和他的波斯妻子高哈尔绍德光顾了这些艺术家。在沙哈鲁统治期间，帝国首都迁至赫拉特。因此，快速发展中的赫拉特成为帖木儿文艺复兴的中心。与此同时，在沙哈鲁统治期间，由于他的儿子乌鲁伯格正在统治撒马拉罕，那里的园林绿化和建筑工作仍在继续。沙哈鲁和乌鲁伯格去世后，在卜撒因和忽辛·拜哈拉统治的这段时间，停滞不前的帖木儿艺术得以再次复兴。尽管在忽辛·拜哈拉去世后，他的儿子穆扎法尔·忽辛在位期间国家便灭亡，但帖木儿艺术的影响仍然深深的影响了莫卧儿帝国和萨非王朝。

帖木儿建筑以其独特性而著称。帖木儿建筑受中亚和伊朗的前期建筑之影响，以其综合性的作品而闻名。主要由陵墓、清真寺、伊斯兰学校和达尔加斯所组成的建筑群的主要特征之一是由覆盖立面的马赛克瓷砖、洋葱状的外圆顶和内部高高的内圆顶形成的圆顶系统的特点。

帖木儿建筑中最重要的地方是坟墓。帖木儿墓葬建筑最重要的例子之一，是撒马尔罕的沙希-津达建筑群。帖木儿帝国之重要人物的陵墓都在这个建筑群中。另一个例子是撒马尔罕的鲁哈巴德墓，其历史可以追溯到1380-1390年。鲁哈巴德墓由一个八角鼓形圆顶组成，圆顶位于主建筑上，呈立方体形状。在帖木儿统治期间建造的陵墓和相关建筑群中最著名的是古尔-埃米尔陵。该建筑群包括伊斯兰学校、清真寺、陵墓和其他部分。虽然第一次建造是在1399年，但在帖木儿的孙子贾汉吉尔去世后，帖木儿下令于1404年决定建造一座坟墓。1405年，帖木儿也被安葬在这座陵墓中，从此帖木儿帝国的重要人物的陵墓就一直坐落于此。帖木儿的儿子米兰沙和沙哈鲁，孙子皮儿·马黑麻和乌鲁伯格，以及宗教教师努尔·赛义德·巴拉卡也被埋葬在这座坟墓中。比比-哈尼姆清真寺的建造是为了祈福帖木儿的印度战役。比比-哈尼姆清真寺的高圆顶、阳台、其他建筑元素和瓷器作品，反映了帖木儿帝国国力达到顶峰的杰作。

位于撒马尔罕的伊斯兰学校建筑群于1417年由乌鲁伯格开始建造，并于1420年完工，在伊斯兰建筑中占有重要地位。这座伊斯兰学校建于1417年，是根据乌鲁伯格在布哈拉建造的另一所伊斯兰学校的计划建造的。乌鲁伯格在撒马尔罕建造的众多作品中，1409年建造的天文台占有重要地位。高哈尔绍德清真寺由建筑师Kivamuddin ibn Zeynaddin Shirazi根据高哈尔绍德的指示在马什哈德建造：一栋带有四个阳台的清真寺建在一个带有坟墓的建筑群中。与此同时，高哈尔绍德为Kivamuddin ibn Zeynaddin Shirazi建造的建筑物中，有赫拉特的Gazurgah纪念碑和高哈尔绍德学校。高哈尔绍德还建造了一座坟墓。沙哈鲁的儿子拜宋豁儿和Govhar Shad皆被埋葬在这里。

位于阿纳夫的贾马拉丁建筑群（1452-1456）是帖木儿建筑最后的生命中，最重要的作品之一。Abu Nasr Farsi建筑群建于1460年后的巴尔赫，他也承载着帖木儿建筑的传统。帖木儿建筑最后这段期间最重要的作品之一是Ishratkhana陵墓，建于1460-1464年，用于根据卜撒因的一位妻子的指示，埋葬帖木儿后裔的妇女。1460-1502年，在加兹尼市为乌鲁伯格贝的儿子阿不都·扎克建造的陵墓，是泰姬陵建筑结构的先驱，主要部分在中间，由相关的侧边为辅。

关于帖木儿宫殿的重要信息可以在一些历史资料和游记中找到。消息来源提供了有关由帖木儿在撒马尔罕和周边城市Naqsh-i Jahan、Bagh-i Chenar、Bagh-i Shimal和Bagh-i Behisht建造的蓝色宫殿的信息，位于名为Bagh-i Dilgush的花园中。沙赫里萨布兹宫殿的遗迹一直保存至今。此外，其他消息来源提到由乌鲁伯格在撒马尔罕建造并位于巴吉梅丹的奇希尔苏敦宫。