帖木儿帝国实行半中央集权体制，设有中央和地方两级政府。其吸收了波斯政治制度的优点，建立了较为完善的官僚体制。中央政府在苏丹主持下设立大臣会议。地方各省设有三名长官，分别负责军事、民事以及税收与无主产业。军队由40个中亚突厥大军事地主和部落组成。帖木儿帝国建立了健全的司法制度，将宗教、刑事、民事以及行政诉讼进行分类，并由专门的法官进行审理。土地制度采用封建采邑制，将征服的土地分配给家族成员、军事将领、埃米尔和各地统治者，并向人民征收赋税。
帝国重视国内外的商业贸易发展，曾为印度、波斯东部开辟了陆上的新商道。“丝绸之路”中段站驿相望，道路无阻，远地商旅，咸得其济。在首都撒马尔罕和大不里士，东西方各国商旅汇聚，商肆栉比，百货杂陈，民物富庶。农业上修建了大型灌溉工程，沟渠完整，农村“田土地膏腴，人民繁庶”、“五谷蕃殖，食物丰饶”(《西域番国志》)。
帝国重视城市建设，曾一度毁于战火的城市得到重建和扩建，以移民充实，并在边关要道新建了新的集镇，将撒马尔罕和赫拉特扩建成最繁华的政治、经济、宗教和学术文化中心。帖木儿帝国的后王曾与大明帝国长期互派使节通好，商人、学者、旅行家频繁往采，进行经济贸易和文化交流。
帖木儿汗国奉行伊斯兰教逊尼派教义和教法，统治者以伊斯兰教的保护者自居。各地设有教法官，主持司法和宗教事务。在首都赫拉特设有教法监督官，称“穆赫塔希布”，监督穆斯林执行教规。伊斯兰教职人员在社会上享有很高地位，在宫廷中延聘著名宗教学者担任国师、大臣、参议，辅佐苏丹施政。帖木儿将社会分为主2个等级，把赛义德(即圣裔)、谢赫(即长老)、乌莱玛(即学者)等宗教领袖人物列为第一等级，并赐予土地和其他宗教权益，在各地兴建了大量清真寺和宗教大学，尤以赫拉特贾米大清真寺、侯赛因·拜卡拉经学院、郭瓦夏古学府、撒马尔罕和布哈拉的伊斯兰大学最为著名。在帝国的保护和支持下，以布哈拉为中心的苏菲派纳格什班迪耶教团在中亚得到广泛的传播和发展，其学说对帝国的社会政治、文化和生活有相当大的影响。对什叶派采取宽容政策，保护和修葺了什叶派的清真寺和圣地。
帖木儿帝国在经济发展的基础上，吸收不同民族的优秀文化成果，交融汇合，展现了具有突厥特色的文化新貌，进一步发展了突厥—伊朗文化。在沙哈鲁和兀鲁伯统治时期，采取提倡、保护和赞助学术文化的政策，东、西方的学者、诗人、工匠云集于撒马尔罕和赫拉特等城市，从事科学研究和著书立说，在文学、诗歌、绘画、建筑、史学、天文学、语言学等方面都有建树。
在文学上，出现了著名的诗人哈菲兹、贾米、纳瓦伊等，他们的作品在伊斯兰文化史上占有重要地位，驰名世界。
在绘画上，将波斯细密画达到高超的水平，形成了各具独特风格的赫拉特派和撒马尔罕派。
在建筑上，将波斯、阿拉伯同突厥建筑风格融为一体，呈现出突厥民族特色。所建造的贾米清真寺、古尔·埃米尔陵墓及宫殿、宗教大学、天文台，巍峨完美，装饰华丽，雕镂精湛，色调明快。
在天文学上，兀鲁伯在撤马尔罕建造的天文台和编制的《兀鲁伯天文表》，是16世纪以前著名的天文台和精确度最高的天文表。在史学上，哈菲兹·拉卜鲁编定的《历史精华》记述了沙哈鲁与中国明王朝通使的详细经过。
阿卜杜·拉扎克撰定的《沙哈鲁史》记述了帝国许多重大历史事件，具有重要的史料价值。在波斯语文学的影响下，形成了“突厥文化”，察合台语发展起来 ，并用突厥语创作诗歌和文学作品。帖木儿汗国的大多数统治者均喜爱文学艺术，苏丹沙哈鲁、兀鲁伯、侯赛因·拜卡拉均为著名的学者和科学家，被后世学者赞誉为“伊斯兰科学和艺术的伟大保护者”。