Первым делом он постарался претворить в жизнь свою юношескую мечту – сделать Самарканд интеллектуальным центром государства Тимуридов, а потому возвел здесь медресе и привлек к работе в ней самых прославленных ученых своего времени. К 1419 г. здесь была возведена лучшая обсерватория Средневековья, в которой правитель до конца своих дней предпочитал заниматься изучение звездного неба, нежели земными государственными делами. Составленные им астрономические таблицы были опубликованы его учениками в главной книге Улугбека «Гурганский зидж» – каталог звездного неба, в котором описаны 1018 звезд.
В 1418—1419 гг. за Узбекский улус боролись монгольские огланы. Один из них, Барак-оглан, потерпел поражение и бежал в Самарканд к Улугбеку. Беглец целовал правителю руку, был принят как царевич и получил военную помощь. Однако каган (хан ханов) Шухрух предпочел поддержать соперника Барак-оглана и, как показали последующие события, был прав. В 1425 г. Барак-оглан все же захватил Узбекский улус, укрепился там и сразу же начал претендовать на города Тимуридов вдоль Сырдарьи.
Улугбек в окружении астрономов. Современная скульптурная группа в Самарканде
В марте 1447 г. умер Шахрух. Улугбек потерял своего главного защитника, но стал каганом государства Тимуридов и главой рода. Впрочем, ничего хорошего ему это не принесло: в стране немедля разгорелась смута.
Племянники Улугбека Ала ад-Даула и Абулкасым Бабур не пожелали признать власть дяди. К этому времени уже подросли сыновья правителя, так что воевали между собой в основном правнуки Тимура.
Ала ад-Даула захватил Мешхед (ныне второй по численности город Ирана), а Абулкасым – земли Мазендерана. Направленный на подавление мятежа старший сын кагана Абд ал-Лятиф был разбит, взят в плен и заточен в крепости Ихтияруддин в Герате.
В обмен на сына Улугбек пообещал мятежным племянникам уступить им захваченные территории. Но через год, весной 1448 г., его 90 тысячное войско двинулось на Герат. Ала ад-Даула был разгромлен под Тарнабом.
На свою беду, трон Герата Улугбек отдал Абд ал-Лятифу. При этом была допущена великая несправедливость: хотя Абд ал-Лятиф как полководец сыграл выдающуюся роль в победе под Тарнабом, отец по непонятным причинам объявил истинным победителем младшего сына, своего любимчика Абд ал-Азиза.
Обидами Абд ал-Лятифа поспешили воспользоваться злейшие враги кагана – шейхи Самарканда, давно возмущенные тем, что Улугбек отдавал предпочтение ученым, а не служителям Аллаха.
