Улугбек Мухаммед Тарагай родился в 1394 году. Когда ему исполнилось 15 лет, его назначили правителем Самарканда. Но власть фактически находилась в руках видного военачальника, сподвижника Тимура эмира Шах Малика. Уже 20 апреля 1410 года Улугбеку и его опекуну пришлось бежать из Самарканда под натиском войск другого тимуровского военачальника, правителя Туркестана.

Улугбеку очень не нравилась полная зависимость от опекуна, много раз жаловался на него отцу. С 1411 года семнадцатилетний Улугбек становится уже фактическим правителем Мавераннахра. (территория современной Средней Азии).

При этом верховная власть оставалась в руках его отца Шахруха, правившего в Герате. Улугбек неоднократно ездил на поклон в Герат, постоянно запрашивал мнение отца по важнейшим вопросам, отчитывался и т.д. Вместе с тем современники не считали Улугбека удельным князем или наместником. Практически во всех отношениях он был самостоятельным, но не доводил до открытого неповиновения отцу или разрыва отношений с ним.

В 1414 году Улугбек осуществил успешные военные действия против правителя Ферганы. Фергана, а затем и Кашгар были присоединены к его владениям. В 1415 году он разгромил моголистанских эмиров у озера Иссык-Куль и реки Или. Но уже через два года войска Улугбека потерпели жестокое поражение от кочевых узбеков. Виновники военного поражения были наказаны палками, Улугбек отстранен от власти, которую отец вернул ему лишь в виде милости. После этого Улугбек уже не рисковал возглавлять военные экспедиции, а действия тех отрядов, которые он направлял против кочевников, обычно не приносили успехов.

В Самарканде царила свободная атмосфера. Даже официальный глава духовенства устраивал пиры, где бывали женщины-певицы. Конфликт между представителями мусульманского благочестия и Улугбека углублялся из-за увлеченности Улугбека светскими науками.

В детстве воспитателем Улугбека был шейх Ариф Азари - поэт и ученый. В юности одним из его наставников был Кази-заде Руми, который имел звание "Платон своей эпохи". Улугбек интересовался всеми литературными новинками того периода, знал тюркский, таджикский и арабский язык. Писал стихи на тюркском и на таджикском языке. Был знатоком музыки и автором нескольких произведений. В список его увлечений входила также медицина.

При всей энциклопедичности знаний Улугбека его любимыми науками были математика и особенно астрономия. Он сумел собрать в Самарканде лучших астрономов и математиков. Была сооружена астрономическая обсерватория с усовершенствованными инструментами. Плодом работ обсерватории, в которых Улугбек принимал непосредственное участие, явились новые астрономические таблицы с обширным теоретическим введением.

В Самарканде, Бухаре, Кеше, Гиждуване по приказу Улугбека было возведено много монументальных сооружений, в том числе знаменитое медресе на самаркандском Регистане.

После смерти Шахруха в 1447 г., 53-летний Улугбек на некоторое время занял столичный город Герат. Но в это время кочевые узбеки вторглись в область Самарканда и осадили город. Улугбеку пришлось вернуться. По дороге он понес большие потери в войске. Это подорвало его авторитет, население было недовольно тем, что власть не может пресечь грабительские нападения и грабежи. Воспользовавшись этим недовольством, усердно подогреваемым духовенством, против Улугбека поднял восстание его сын Абдал-Латиф. В происшедшем сражении Улугбек потерпел полное поражение и был низложен. По приказу Абдал-Латифа в конце октября 1449 года Улугбек был убит.