1072 yılında Sultan Alparslan’ın ölümünden sonra devletin başına oğlu Melikşah geçmiştir. Sultan Melikşah dönemi Selçukluların en güçlü olduğu ve en geniş sınırlara ulaştığı dönemdir. Melikşah tahta geçtiğinde elinde geniş topraklara sahip büyük bir devlet ve tecrübeli bir devlet adamı olan Nizamülmülk vardı.
Melikşah devletin temel politikasını tüm İslam dünyasını kontrol altına alma olarak belirlemiştir. Döneminde fetih hareketlerine ara verilmeden devam edilmiştir. Kudüs ve Şam fethedilmiştir. Anadolu’nun fethi büyük oranda tamamlanarak Batı Anadolu’ya kadar ulaşılmıştır. Melikşah’a bağlı olarak Süleyman Şah tarafından İznik merkezli Türkiye Selçuklu Devleti kurulmuştur. (1077)
Melikşah döneminde devletin sınırları genişledikçe sıkıntılar baş göstermeye başlamıştı. Bu sıkıntılardan biri Hasan Sabbah önderliğindeki Batınilik hareketi idi. Batıniler devleti içeriden yıkmak için faaliyetlerde bulunmuş hatta Nizamülmülk’ü bir suikast sonucu öldürmüşlerdir. Melikşah’ın sağlığında başlayan hanedan üyeleri arasındaki taht kavgaları devleti yıpratmaya başlamıştır. Melikşah’ın genç yaşta ölümünden sonra gittikçe taht kavgaları artmıştır. Berkyaruk daha sonra Mehmet Tapar hükümdar olmuştur. Sonunda Sultan Sencer rakiplerini bertaraf ederek tahta çıkmıştır.
Sultan Sencer döneminde Moğolların devamı olan Karahitaylar ile yapılan 1141 yılındaki Katvan Savaşı sonrasında Büyük Selçuklular yıkılış sürecine girmiştir. 1157 yılında Sultan Sencer’in ölümüyle Büyük Selçuklu Devleti tamamen yıkılmıştır.