Tuometiniuose persų ir arabų šaltiniuose valstybė vadinosiChakanija (pers.خاقانيه =Khakānīya). Pavadinimas kildinamas nuo vietos valdovų titulochakan (kilęs iš tiurkiško „kagan“). Arabai valdančiąją dinastiją vadinoAfrasiabo dinastija. Dabar pasaulyje visuotinai priimtas Karachanidų pavadinimas buvoXX a. pasiūlytas istorikų. Jis irgi kildinamas nuo valdovų titulo: atrodo, Karachanidų valdovai tituluodavosi „juodaisiais chanais“, t. y.karachan (juoda spalva tiurkų tautų tarpe simbolizavo jėgą). Kitas istorikų naudojamas alternatyvus pavadinimas yraIligchanidai.
840 m. subyrėjusUigūrų kaganatui,Žetisu regione (tarp Balchašo ežero ir Tianšanio kalnų dab. pietryčiųKazachijoje) nepriklausomybę atkūrė tiurkaikarlukai, kurių vadovas Bilge Kul titulavosi karlukų kaganu. Ankstyvojo kaganato sostinės buvoIspidžabas,Tarazas, o vėliau −Kašgaras.
942 m. sostinėje Kašgare į valdžią atėjoSatukas Bugra-chanas. Jis labai domėjosiislamu ir jį priėmė, nepaisant diduomenės pasipriešinimo. Pradedant juo, valdovai imti tituluoti kara-kaganais, arba juodaisiais kaganais (juoda spalva simbolizavo stiprybę ir islamą). Be to, tikriausiai tuo metu šalyje greta karlukų įsitvirtino kiti tiurkų klanai − čigiliai ir jagmai.
Arabų šaltiniai patvirtina, kad960 m. kaganato gyventojai masiškai islamizavosi. Jie paskelbėdžihadą prieš kitatikius ir gana greitai nukariavo budistinius miestus-valstybesTarimo baseine. Kaganato valdovas Harunas992 m. užėmėBucharą pietuose, o jo įpėdinisNasras I galutinai sutriuškinoSamanidų imperiją ir užvaldė visąMaveranachrą. Tai buvo viena pirmųjų pasaulyje islamiškų tiurkų valstybių.XI a. pirmoje pusėje Karachanidų imperija kontroliavo didžiules teritorijas nuo Aralo jūros iki Tarimo baseino rytų. Jų kontroliuojamas regionas, anksčiau persų šaltiniuose įvardinamas kaipTuranas, pradėtas vadintiTurkestanu.
Nuo antrojo kachano Musos mirties valstybei buvo būdingi nesutarimai tarp dviejų dinastinių linijų: arslan (liūto) chanų (kilusių iš Musos sūnaus) ir bogra (kupranugario) chanų (kilusių iš Musos brolio). Todėl valstybėje buvodiarchija: šios dvi linijos valdė lygiagrečiai, nors vyriausiais valdovais skelbdavosi arslan-chanai. Chanai buvo pasiskirstę ir teritorijas: arslan-chanai valdė vakarinėse dalyse (daugiausią istorinįSogdą iš Bucharos), o bogra-chanai − rytinėse (iš Kašgaro ir Balasaguno). Kiekvienas chanas dar turėjo du sub-monarchus, tituluojamus iligais ir teginais.
1042 m. dviejų dinastinių linijų egzistavimas lėmė galutinį chanato skilimą į dvi dalis. Vakarinio Karachanidų chanato (Transoksianoje) sostine tapoSamarkandas. Šis chanatas nuo1089 m. taposeldžiukų vasalu.
Kadangi1125 m. į rytus nuo Karachanidų žlugokidaniųLiao imperija, vienas iš pabėgėlių, Jelu Daši, migravo į vakarus, rinkdamas į savo armiją klajoklių gentis. 1134 m. jis užėmė Rytinių Karachanidų sostinę Balasaguną ir įkūrė savoKarakitajų imperiją. Karakitajai užėmė šiaurės vakarines Karachanidų valdas, svarbiausia − Žetisu regioną. Todėl nuo tada Karachanidai valdė tik Tarimo baseiną ir Džungariją (o tam tikrais laikotarpiais − tik teritorijas aplink sostinę Kašgarą). Be to,XII a. II pusėje jie buvo priversti mokėti duoklę Karakitajams (vakariniai Karachanidai tuo metu mokėjo duoklę tiek Karakitajams, tiek Seldžiukams). Dėl nestabilios padėties nuo Rytinio Karachanidų chanato1141 m. atskiloFergana, kur susiformavo atskiras Ferganos Karachanidų chanatas su sostineUzkende.
1210 m. Vakarų chanatas pradėjo mokėti duoklęChorezmo imperijai. Po dvejų metų,1212 m., gretimame Karakitajų chanate į valdžią atėjo naimanų chanasKučlukas, kuris sunaikino visus tris Karachanidų chanatus − tiek Vakarinį, tiek Rytinį, tiek Ferganos − ir įjungė juos įMongolų imperiją.
Karachanidų imperija yra laikoma ypač reikšminga Vidurinės Azijos kultūros istorijoje. Pirmiausia, visame didžiuliame regione įsigalėjo tiurkų kalba, kuri galutinai pakeitė senąsias indoeuropiečių (tocharų,sogdų,skitų ir kitas) kalbas. Imperijoje buvo kalbama tiurkų kalbos atmaina, iš kurios vėliau išsivystėčagatajų kalba (ji yrauzbekų iruigūrų kalbų pirmtakė).
Be to, šios imperijos dėka Vidurinėje Azijoje buvo introdukuotasislamas, ir Turkestanas į trauktas įPersų civilizacijos orbitą. Užkariavę Maveranachrą, Karachanidai perėmėSamanidų kultūrinius pasiekimus. Jie pirmą kartą tiurkų kalbai pritaikėarabiškus rašmenis, kas leido užrašyti jų literatūrą. Imperijoje gyvenęsJusufas Balasagunis parašė pirmąjį grožinės literatūros kūrinį tiurkų kalba. Kitas imperijos mokslininkas,Machmudas Kašgaris, parašė pirmąjį tiurkų kalbų žodyną.
Persiška įtaka jaučiasi ir imperijos architektūroje. Karachanidų architektūra yra viena iš nedaugelio iki mūsų laikų išlikusių ikimongoliškos islamiškos architektūros pavyzdžių. Svarbiausi architektūros paminklai − Balasaguno statiniai, Aišah Bibi mauzoliejus Taraze ir Karachanidų mauzoliejus Uzgene.