1430年前後のジョチ・ウルスのハン位めぐる激しい内乱の後、バシ・テムルの孫でクリミアにいたハージー1世ギレイは、リトアニア大公国の支持を受けて自立をはかり、1441年頃、クリミアにおいてハン位を自称、独立を宣言した。一般に、これをもってクリミア・ハン国の成立とみなされている。 ハージー・ギレイの死後、クリミアではハンの位を巡ってハージー・ギレイの息子たちの間で内紛が起こり、1475年にオスマン帝国の介入を受けた。オスマン帝国は、ジェノヴァが保有していたクリミア半島南岸の諸港湾都市を奪って自領に編入するとともに、内陸部から半島以北を支配するクリミア・ハン国を属国とした。
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一方、オスマン帝国の支持を得て1478年にハンの座を最終的に確保したハージー・ギレイの六男メングリ1世ギレイは、オスマン帝国の保護下で勢力を蓄え、1502年にはサライを攻略、分裂後のジョチ・ウルスにおいて正統政権と目されるウルグ・オルダを滅ぼした。これにより、黒海北岸をドニエプル川下流域から北カフカスの一部まで支配し、タタールのみならずノガイの一部まで支配する王国に成長した。また、ウルグ・オルダの併合は、この政権にジョチ・ウルスの正統な後継者としての権威をもたらした。なお、その後クリミア・ハン国のハン位を独占したメングリ・ギレイの男系子孫はみな名前の後半に「ギレイ」の名を冠したため、この王家は「ギレイ家」と通称されている。1532年、サーヒブ1世ギレイはバフチサライに宮殿を築き、そこへ遷都した。
16世紀前半のクリミア・ハン国はカザン・ハン国へしばしばハン位の継承者を送り出し、同じくカザンへの影響力を強めようとするモスクワ大公国と対抗関係にあり、その軍勢はモスクワやトゥーラを幾度も包囲し、モスクワ大公国を大いに脅かした。世紀半ばにはカザン・ハン国、アストラハン・ハン国がモスクワによって相次いで滅ぼされ、タタールの国々へのモスクワの影響力が増すが、1551年に即位したデヴレト1世ギレイの率いるクリミア・ハン国軍は1571年、ポーランド・リトアニア連合王国と結んでモスクワを強襲し、モスクワの町を焼き払った（リヴォニア戦争）。
また、このような大規模な遠征でなくとも、クリミア・ハン国のタタールやノガイたちはしばしばモスクワ大公国の領内に攻め込み、都市や農地を焼き払い、住民を捕虜として連れ去った。このためにクリミアの都市の商館は商品となるロシア人やウクライナ人の奴隷で溢れかえったと言われている。 モスクワ大公国は捕虜となった人々を奴隷身分から買い戻すために多額の支出をせねばならず、また、襲撃を回避するためにジョチ・ウルスの正統継承者として貢納を課すクリミア・ハン国の要求に応えねばならなかった。
17世紀に入ると、ロシア・ウクライナの方面ではコサック（カザーク）と呼ばれる正教徒の集団が各地にあらわれ、ムスリムであるクリミア・ハン国やオスマン帝国の領内に対して、逆に襲撃をしかけるようになった。 また、ロシアでは南方戦線の防衛体制がようやく整い、逆茂木線と呼ばれる防御ラインも構築されたため、世紀半ばにはロシアへのクリミア・ハン国の襲撃はようやく下火になった。17世紀後半になると、モスクワ大公国（ロシア帝国）はウクライナへと支配を広げ、クリミア・ハン国と直接境界を接することになるとともに、クリミア・ハン国へは次第にロシアの圧力が加えられるようになる。
1683年、クリミア・ハン国の軍勢も参加したオスマン帝国の第二次ウィーン包囲が失敗に終わると、クリミア・ハン国もオスマン帝国の対ロシア戦争に巻き込まれ、1700年にオスマン帝国とロシアの間で結ばれた条約によってロシアへの貢納請求権を放棄させられた。18世紀にはロシアの圧力はさらに強まり、1736年には初めてクリミア半島本土へのロシア軍の侵攻を許した。このとき、16世紀以来のバフチサライの都と宮殿はロシア軍の手によって放火、破壊されている。
1768年に始まる露土戦争の後、ロシアは1774年のキュチュク・カイナルジ条約によって、クリミア・ハン国をオスマン帝国から独立させ、300年続いたオスマン帝国の保護から切り離した。これ以降、クリミアに対するロシアの影響力は急速に深まり、1783年4月8日、ロシアのエカチェリーナ2世は条約を破ってクリミア・ハン国をロシア帝国に併合した。