Melikşah, Halep'te bulunduğu sırada Lazkiye, Şeyzer, Kefertab ve Famiye şehirleri sultana teslim oldu. bu arada Bozan, Urfa'yı aldı (1087). Urfa valiliğine Bozan'ı ve Antakya valiliğine de Yağı Sıyan'ı tayin eden Melikşah, Bağdat'a gitti (1087). Hilâfet merkezini ve halife Muktedi'yi ziyaret etti. Halife Muktedi, Sultan Melikşah'a saltanat timsali olan iki kılıç kuşattı (1087) ve Melikşah'ın kızı Mahmelek Hatun ile evlendi.
Melikşah'ın buraya gelmesi karışıklığa son verdi; Suriye, Şam melikliği durumuna geldi. Fakat, Fatımi meselesi olduğu gibi kaldı. Fatımi kumandanı Bedrülcemali, kıyı şehirlerini geri aldı. öte yandan Abaza ve Gürcü ülkelerine birçok sefer yapılması gerekti.
Melikşah, Erran ve Kafkasya'daki tabi bölgeleri amcasının oğlu, Azerbaycan genel valisi Kutbeddin İsmail'e verdi, böylece Azerbaycan melikliği kuruldu. Melikşah, bundan sonra Maveraünnehir seferine çıktı. Bu seferin sebebi, görünüşte Semerkant hanı Karahanlı Ahmed bin Hızır'ın halka yaptığı baskıydı. Bunu savaş için yeterli sebep olarak kabul eden Melikşah, Maveraünnehir'e yürüdü. Horasan'dan aldığı yardımcı kuvvetlerle Ceyhun ırmağını geçerek Buhara ve Semerkant'ı aldı. Ahmed Han, esir düştü. Böylece Karahanlıların batı kolu, Selçuklu imparatorluğuna bağlandı.
Melikşah, oradan Kâşgar'a yönelerek Taraz hâkimi Kırhan'ı emrine aldı, Balasagun ve İspicab şehirlerini vergiye bağladı, Özkent'e gelince Kaşgar hükümdarı Harun Buğra Hanı tabiliğine kabul etti. Böylece Karahanlıların doğu kolu da Selçuklu imparatorluğuna katıldı (1089). Aynı yılın sonlarına doğru Semerkant valiliğine tayin edilen Ebu Tahir ile şehirdeki Çiğiller arasında bir anlaşmazlık çıktı. Bu durum, Melikşah'ın ikinci defa Maveraünnehir seferine çıkmasına yol açtı. Semerkant'a gelen Melikşah, emir Üner'i Semerkant valiliğine getirdi, kendisi de İsfahan'a döndü. Melikşah ikinci defa geldiği Bağdat'ta, Hicaz bölgesinin imparatorluğa katılması ve Fatımi halifeliğinin ortadan kaldırılması meselesini ele aldı. Aksungur, Bozan ve Gevherâyin gibi ünlü emirlerini bu işle görevlendirdi. Giden emirler Mekke ile Medine'yi alarak hutbeyi, Muktebi ile Melikşah adına çevirdiler, Hicaz ve Yemen'den başka Aden'i de Selçuklulara bağladılar.
Melikşah, daha sonra Şii ve Sünni çatışmalarını ele aldı. Hasan Sabbah'ın başında bulunduğu gizli Batıni tarikatı, Sünniler aleyhine çalışıyordu. 1090'da Alamut kalesini ele geçiren Hasan Sabbah, vezir Nizamülmülk'e karşı cephe aldı. Bunun üzerine Melikşah, Hasan Sabbah ve taraftarlarının kısa zamanda cezalandırılmasını emretti. Melikşah ile Arslantaş, Hasan Sabbah ile yaptıkları savaşlarda başarı kazanamadılar. Melikşah'ın ölümü üzerine Alamut kuşatması yarıda kaldı. Yediği bir av etinden dolayı öldüğü söylenen Melikşah, Türk tarihinin en büyük sultanlarından biriydi. Şairleri, yazar ve bilginleri korurdu. Celâli adıyla bilinen takvimi düzenletti. Mülkiyet ve kadın haklarına dair özel kanunlar çıkarttı.
