Учреждение Оренбургского и Самарского генерал-губернаторства. Обширные пространства Оренбургского края и увеличение числа его жителей побудили правительство в середине XIX века приступить к формированию за счет его территории новых административных образований. В конце 1850 года последовал указ императора Николая I об учреждении с 1 января 1851 года Самарской губернии, в которую были переданы из Оренбургской губернии Бугульминский, Бугурусланский и Бузулукский уезды. На территории новой губернии в год ее образования проживало население, насчитывавшее 562 460 душ мужского пола, или 1 341 147 человек. Оренбургская и Самарская губернии были примерно равны по численности жителей, но первая из них в 3,5 раза превосходила вторую по занимаемой территории. Одновременно император решил укрепить власть на юго-востоке страны. Спустя 3 месяца, 20 марта 1851 года, было учреждено Оренбургское и Самарское генерал-губернаторство. В. А. Перовский после лечения в Италии был возвращен на службу в Оренбуржье, но уже в новой более высокой должности генерал-губернатора, с правами, равными правам министра. В состав генерал-губернаторства вошли Оренбургская и Самарская губернии, возглавляемые гражданскими губернаторами, подчинявшимися генерал-губернатору, западная часть Казахстана, представленная «Областью оренбургских киргизов» (казахов), и Внутренняя (Букеевская) орда. На его территории находились три казачьих войска: Башкирское (927 тыс. человек населения), Оренбургское (202 тыс. человек), Уральское (74 тыс. человек). Здесь же был расквартирован Отдельный Оренбургский корпус, имевший пехотные, кавалерийские и артиллерийские части, общей численностью в 68 тыс. человек. Правительство приняло во внимание удобное географическое положение генерал-губернаторства, позволявшее в случае необходимости превратить его в плацдарм для продвижения в южную часть Казахстана и в Среднюю Азию. Поэтому в обязанности генерал-губернатора входили не только координация работы гражданских губернаторов по развитию региона и общий надзор за их деятельностью, но также функции по военному и пограничному управлению краем. Одновременно он являлся проводником внешней политики Российской империи в отношении ее юго-восточных соседей.
Поход против Коканда.Своим новым положением В. А. Перовский воспользовался незамедлительно. Столкнувшись с постоянными набегами кокандцев на Оренбургскую пограничную линию, он решил организовать новую военную экспедицию, но теперь уже против Кокандского ханства. Генерал-губернатор учел уроки своего неудачного Хивинского похода. Собрав весной 1853 года у крепости Орск и под Оренбургом 3-тысячный отряд с 25 пушками и обозом из 10 тыс. верблюдов, он в конце мая двумя колоннами двинулся на юг к низовьям реки Сыр-Дарьи и далее в направлении кокандской крепости Ак-Мечеть. Вверх по Сыр-Дарье войска В. А. Перовского сопровождал пароход под командованием капитана А. И. Бутакова, вооруженный артиллерией. Через своего парламентера генерал-губернатор предложил гарнизону крепости численностью 300 человек сдаться без боя. Но с крепостных стен прокричали, чтобы он сам «приблизился к крепости и повторил свои требования, дабы можно было их расслышать». Будучи смелым и мужественным человеком, В. А. Перовский подъехал к крепостным стенам, но был обстрелян и вернулся в лагерь своих войск. Началась осада крепости, продолжавшаяся 21 день. Саперы, находившиеся в отряде, произвели подкоп под крепостной ров и глиняные стены крепости, заложили мощную мину. Ночью 28 июля 1853 года после взрыва мины в образовавшийся пролом ринулись штурмовые колонны. Кокандцы защищались отчаянно, весь их гарнизон вместе с командиром был уничтожен. Оставшиеся в живых 79 стариков, женщин и детей были снабжены продовольствием и отпущены на свободу. Крепость была переименована в форт Перовский, а позднее стала городом Перовск (с 1925 года по настоящее время — г. Кзыл-Орда).
Результатом похода было перенесение Оренбургской пограничной линии на правый берег реки Сыр-Дарьи и к Аральскому морю и ее переименование в Сыр-Дарьинскую линию. В следующем 1854 году В. А. Перовский заключил с ханом Хивы выгодный для России договор. Он учредил Аральскую военную флотилию и организовал пароходное сообщение в Аральском море и по Сыр-Дарье. В результате военных успехов России значительно выросла среднеазиатская торговля, ее обороты увеличились до 6 млн. рублей в год. За успешную деятельность на посту генерал-губернатора В. А. Перовский в 1855 году получил титул графа, а в следующем году был награжден орденом святого Андрея Первозванного. Но его здоровье было окончательно подорвано. В 1856 году он подал в отставку, уехал в Крым на лечение, жил в имении князя М. С. Воронцова, где скончался в 1857 году.
Губерния в составе Оренбургского генерал-губернаторства. К началу 60-х годов XIX века Оренбургская губерния продолжала оставаться довольно значительным по территории и численности жителей административным образованием. Ее примерная площадь составляла 287 188 кв. верст (или 315 907 кв. километров), а население в 1861 году насчитывало 1 843 371 человек. Генерал-губернатор генерал-лейтенант А. А. Катенин (1857—1860), сменивший на этом посту В. А. Перовского, совершил летом 1857 года объезд вверенной ему в управление территории. В отчете императору Александру II он отметил сложность руководства населением обширной Оренбургской губернии и предложил разделить ее на две самостоятельные губернии. Однако преждевременная смерть А. А. Катенина, который тяжело заболел во время поездки в Уральск, помешала ему воплотить этот замысел в жизнь. Его идею поддержал новый генерал-губернатор генерал-от-артиллерии А. П. Безак (1860—1864), который разработал и представил в правительство соответствующий проект. В мае 1865 года Оренбургская губерния была разделена на Уфимскую и Оренбургскую, а Самарская губерния выведена из состава генерал-губернаторства, которое стало теперь называться Оренбургским. В состав Уфимской губернии вошли Уфимский, Белебеевский, Бирский, Мензелинский, Стерлитамакский и вновь образованный Златоустовский уезды. В пределах Оренбургской губернии остались Оренбургский, Верхнеуральский, Троицкий и Челябинский уезды, причем из Оренбургского уезда был выделен новый Орский уезд.
В результате административной реформы территория губернии уменьшились почти наполовину и составили 168 491 кв. версту (или 185 340 кв. километров), а ее население стало насчитывать 843 533 человека. В каждой из губерний были сформированы собственные органы управления, представленные гражданскими губернаторами, губернскими правлениями и рядом губернских присутствий и комитетов. В том же 1865 году указом Александра II была упразднена кантонная система управления башкирами в пределах Уфимской и Оренбургской губерний и ликвидировано Башкирское казачье войско, находившееся в северной части Оренбургского генерал-губернаторства. Что же касается его южной части, то правительство с учетом многонационального состава населения и начавшегося активного военного проникновения в Среднюю Азию посчитало нужным усилить здесь военно-административную власть. В 1868 году императорским указом из «Области Оренбургских киргизов», то есть северо-западной части Казахстана, а также земель Уральского казачьего войска «для устранения затруднений и неудобств в управлении» были образованы две области — Уральская и Тургайская. Управление ими было вверено военным губернаторам, которые подчинялись последнему оренбургскому генерал-губернатору генералу-от-артиллерии Н. А. Крыжановскому, занимавшему этот пост в 1864—1881 годах.
Походы в Среднюю Азию.В 60-х годах ХIХ века российское правительство продолжило активную завоевательную политику в отношении феодальных ханств — Коканда, Бухары и Хивы. В выполнении этой задачи важная роль отводилась Оренбургскому краю. Соответствующим образом была подобрана кандидатура оренбургского генерал-губернатора. Император Александр II остановил свой выбор на генерале Н. А. Крыжановском. Это был человек разносторонних способностей. Он был боевым офицером-артиллеристом, отличился в Крымскую войну при обороне Севастополя. После войны стал известен как автор ряда научных трудов по баллистике и артиллерийскому делу. Н. А. Крыжановского назначили начальником Михайловского артиллерийского училища, а затем руководителем Артиллерийской академии. В начале 60-х годов ХIХ века он приобрел значительный опыт военно-административной работы. Н. А. Крыжановский служил в Польше и Прибалтике на разных должностях: начальника штаба 1-й армии, генерал-губернатора Варшавы, заведующего особой канцелярией царского наместника в Польше, помощника командующего Виленским военным округом. Вступив в должность генерал-губернатора, он стал одновременно командующим Оренбургским военным округом. Распоряжением Александра II в его руках было сосредоточено все руководство внешней политикой и торговлей со Средней Азией.
С лета 1864 года русские военные отряды под командованием полковников Н. А. Веревкина и М. Г. Черняева начали наступление с двух направлений на Кокандское ханство. В первых же боях войска хана были разбиты наголову. Стремясь развить успех, Н. А. Крыжановский постоянно наращивал численность воевавших отрядов, отправляя из Оренбурга пехотные батальоны, казачьи сотни и артиллерийские батареи. Он и сам неоднократно выезжал на театр военных действий, чтобы лично руководить войсками. В 1865 году штурмом был взят Ташкент, являвшийся столицей ханства. Кокандский хан признал вассальную зависимость от российского императора. На завоеванных территориях была образована Туркестанская область во главе с военным губернатором, подчинявшимся оренбургскому генерал-губернатору.
В 1866—1868 годах развернулись боевые действия против Бухарского эмирата. Русские войска, руководимые Н. А. Крыжановским, взяли штурмом город-крепость Джизак — передовой оплот эмирата. Затем они подошли к его столице — городу Бухаре. Потеряв значительную часть своих владений, эмир подписал мирный договор на условиях вассальной зависимости от России. В сражениях с бухарцами Н. А. Крыжановский был ранен. За успешное ведение боевых действий его наградили орденом святого Георгия 3-й степени — высшей наградой на воинской службе. Военное поражение Коканда и Бухары обеспечило бесперебойное продвижение торговых караванов по казахской степи к Оренбургу.
Свой последний поход войска Оренбургского военного округа совершили в 1873 году против Хивинского ханства. Русские отряды шли на Хиву с нескольких направлений: из Кисловодска, с Мангышлака, из Оренбурга и Ташкента. Оренбургским отрядом численностью в 3,5 тыс. чел. командовал генерал-лейтенант Н. А. Веревкин. Преодолевая безводную степь и пустыню в сильную жару, отряды соединились в районе Хивы. Хан бежал из своей столицы, а ее жители, опасаясь штурма, изъявили полную покорность русским. За ханом был послан в погоню конный отряд, который вернул его в Хиву. В августе 1873 года хивинский хан признал вассальную зависимость от России.
В 1867 году на присоединенных к России территориях было образовано Туркестанское генерал-губернаторство. Туркестанская область была передана в его состав. Оренбургская губерния перестала быть пограничной территорией, а Оренбургское генерал-губернаторство превратилось в тыловой район для русских войск, завершавших завоевание Средней Азии, но под руководством уже не оренбургского, а туркестанского генерал-губернатора. Действовавшие в Средней Азии части Оренбургского военного округа в составе 15 пехотных батальонов и 30 казачьих сотен были переданы в его подчинение.
Упразднение Оренбургского генерал-губернаторства. Изменение геополитического положения генерал-губернаторства и губернии вызвало в конце 1870-х годов оживленное обсуждение их дальнейшей судьбы в правительстве. Сложное финансовое положение империи в конце царствования Александра II вынуждало министров заниматься экономией государственных средств. Между тем содержание аппарата управления Оренбургского военного округа и генерал-губернаторства обходилось казне в 300 тыс. рублей ежегодно. В 1880 году была проведена всесторонняя проверка деятельности местных чиновников.
Специальная ревизия сенатора М. Е. Ковалевского вскрыла множество злоупотреблений с их стороны при попустительстве генерал-губернатора Н. А. Крыжановского. Было принято согласованное решение о передаче губерний и областей Оренбургского генерал-губернаторства из подчинения Военному министерству в ведение Министерства внутренних дел. Эта идея была одобрена новым императором Александром III, который своими указами от 11 и 12 июля 1881 годаупразднил и генерал-губернаторство, и Оренбургский военный округ. Н. А. Крыжановский был отправлен в отставку с формулировкой «за недостаточность наблюдения за подчиненными». В военном отношении Оренбургская и Уфимская губернии, Тургайская и Уральская области стали находиться в подчинении командования Казанского военного округа. Властные полномочия в Оренбургской губернии в полном объеме перешли к гражданскому губернатору.
С момента своего появления Оренбургское генерал-губернаторство сыграло значительную роль в административном обустройстве обширного края и в расширении границ Российской империи. За 30-летний период его существования на юго-востоке страны были образованы три губернии, две области и новое Туркестанское генерал-губернаторство.