Annexatie bij Rusland
De Russische pogingen om Turkmeens grondgebied in te lijven begonnen in de tweede helft van de negentiende eeuw. Van alle Centraal-Aziatische volkeren verzetten de Turkmenen zich het hardst tegen de Russische expansie. In 1869 vestigde het Russische Rijk zich in het huidige Turkmenistan, met de aanleg van een nieuwe zeehaven, genaamd Krasnovodsk (nu Türkmenbaşy).
Enkele jaren later, in 1873, annexeerden zij het khanaat Khiva. Omdat Turkmeense stammen, met name de Yomud, in militaire dienst waren van de Khivakhan, vielen Russische troepen Khorazm binnen, waarbij ze vele nederzettingen verwoestten en honderden Turkmenen doodden. In 1881 belegerden de Russen onder generaal Mikhail Skobelev Geok Tepe, een van de laatste bolwerken van de Turkmenen, en namen het in. Geok Tepe ligt in de buurt van Asjgabat. Na de Turkmeense nederlaag stuitte de annexatie van het huidige Turkmenistan slechts op zwak verzet. Later in hetzelfde jaar ondertekenden de Russen een overeenkomst met de Perzen. Deze overeenkomst legde de permanente Russisch-Perzische grens vast, die de huidige grens tussen Turkmenistan en Iran werd. In 1897 werd een grensakkoord getekend tussen de Russen en de Afghanen.
Na de annexatie bij Rusland werd het gebied bestuurd als de Transkaspische regio. De Transkaspische regio werd bestuurd door ambtenaren die waren benoemd door de gouverneur-generaal van Turkestan in Tasjkent. In de jaren 1880 werd een spoorweg aangelegd van Krasnovodsk naar Asjchabad en later doorgetrokken naar Tasjkent. Langs de spoorweg begonnen zich stedelijke gebieden te ontwikkelen. Hoewel de Transkaspische regio in wezen een kolonie van Rusland was, maakten de Russen zich nog steeds zorgen, zoals over de Britse kolonialistische bedoelingen in de regio en over mogelijke opstanden van de Turkmenen.
Oprichting van een SSR
Omdat de Turkmenen zich over het algemeen niet verzetten tegen de invoering van het Sovjet-regime in 1917, vonden er in de daaropvolgende jaren weinig revolutionaire activiteiten plaats in de regio. De jaren onmiddellijk voor de revolutie werden echter gekenmerkt door sporadische Turkmeense opstanden tegen het Russische bewind, met als bekendste voorbeeld de anti-tsaristische opstand van 1916 die zich over heel Turkestan uitbreidde. Hun gewapend verzet tegen het Sovjetbewind maakte deel uit van de grotere Basmachi-opstand in heel Centraal-Azië van de jaren 1920 tot het begin van de jaren 1930, die de meeste van de toekomstige republieken van de USSR omvatte. Hoewel de Sovjetbronnen deze strijd beschrijven als een klein hoofdstuk in de geschiedenis van de republiek, is het duidelijk dat het verzet belangrijk was en de dood van grote aantallen Turkmenen tot gevolg had.
In oktober 1924 werd Centraal-Azië opgedeeld in verschillende politieke entiteiten. De Transkaspische regio en de Turkmeense oblast van de Autonome Socialistische Sovjetrepubliek Turkestan (Turkestan ASSR) werden de Socialistische Sovjetrepubliek Turkmenistan (Turkmen SSR), een deelrepubliek van de Sovjet-Unie, met dezelfde status als bijvoorbeeld de Russische SFSR. Tijdens de gedwongen collectivisering en andere extreme sociaal-economische veranderingen in de eerste decennia van het Sovjet-bewind, was nomadisch nomadisme niet langer een economisch alternatief in Turkmenistan, en tegen het einde van de jaren 1930 was de meerderheid van de Turkmenen sedentair geworden. Inspanningen van de Sovjetstaat om de traditionele Turkmeense levensstijl te ondermijnen resulteerden in aanzienlijke veranderingen in familiale en politieke relaties, religieuze en culturele observanties, en intellectuele ontwikkelingen. Duizenden Russen en andere Slaven, alsook mensen van verschillende nationaliteiten, hoofdzakelijk uit de Kaukasus, migreerden naar de stedelijke gebieden van Turkmenië. Turkmenië werd geïndustrialiseerd en de natuurlijke hulpbronnen werden in beperkte mate geëxploiteerd.
Onder het Sovjetbewind werden alle religieuze overtuigingen door de communistische autoriteiten onderdrukt als bijgeloof en "overblijfselen uit het verleden". Religieus onderwijs en religieuze observanties werden grotendeels verboden. De overgrote meerderheid van de moskeeën werd gesloten. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd in Tasjkent een officiële moslimraad voor Centraal-Azië opgericht om toezicht te houden op het islamitische geloof in Centraal-Azië. Gedurende het grootste deel van zijn bestaan fungeerde de Moslimraad voornamelijk als propaganda-instrument. Het atheïsme beïnvloedde de religieuze ontwikkeling en droeg bij tot het isolement van het Turkmeense volk ten opzichte van de internationale moslimgemeenschap. Sommige religieuze gebruiken, zoals de islamitische begrafenis en de besnijdenis van mannen, bleven gedurende de hele Sovjetperiode in praktijk gebracht worden, maar de meeste religieuze opvattingen, kennis en gebruiken bleven alleen op het platteland in "volksvorm" bewaard als een soort onofficiële islam die niet door het door de staat geleide Spirituele Directoraat werd gesanctioneerd.
Vóór de onafhankelijkheid
Vanaf de jaren dertig hield Moskou de republiek onder strenge controle. Het nationaliteitenbeleid van de Communistische Partij van de Sovjet-Unie (CPSU) leidde tot de ontwikkeling van een Turkmeense politieke elite en bevorderde de russificatie. Slaven, zowel in Moskou als in Turkmenië, hielden nauw toezicht op het nationale kader van overheidsambtenaren en bureaucraten. Over het algemeen steunden de Turkmeense politici het Sovjetbeleid. Moskou initieerde bijna alle politieke activiteiten in de republiek. Turkmenistan was een grotendeels rustige Sovjetrepubliek. De enige belangrijke politieke gebeurtenis was een corruptieschandaal in het midden van de jaren tachtig, waarbij Muhammetnazar Gapurow, de oude eerste secretaris, werd afgezet. Veel Turkmenen waren op zichzelf aangewezen, wat ertoe bijdroeg dat het beleid van glasnost en perestrojka van Michail Gorbatsjov weinig effect had op Turkmenistan. De republiek was niet echt voorbereid op de ontbinding van de Sovjet-Unie en de onafhankelijkheid die daarop in 1991 volgde.
Toen andere Sovjetrepublieken in 1988 en 1989 de soevereiniteit over hun grondgebied opeisten, begonnen ook de leiders van Turkmenistan kritiek te leveren op het economische en politieke beleid van Moskou. Na een unanieme stemming in de Opperste Sovjet verklaarde Turkmenistan zich in augustus 1990 soeverein. In augustus 1991, na de mislukte couppoging tegen Gorbatsjovs bewind in Moskou, riep de communistische leider van Turkmenistan en eerste president van Turkmenistan Saparmurat Niyazov op tot een volksreferendum over onafhankelijkheid. De officiële uitslag van het referendum was 94 procent voor onafhankelijkheid. De Opperste Sovjet van de republiek verklaarde Turkmenistan onafhankelijk op 27 oktober 1991. Turkmenistan werd formeel onafhankelijk van de Sovjet-Unie op 26 december 1991.