در نتیجه حضور چشمگیر خوارج پیرامون نیشابور و نبرد حاکمان پیش از عبدالله با آنان، او را به توجه ویژه به این منطقه در راستای سرکوب این گروه واداشت.به روایت حمزهٔ اصفهانی، سرزمین‌های طبرستان و رویان نیز توسط مأمون به عبدالله واگذار شدند و امور اینچنینی، که گسترش حکومت طاهریان را در پی داشت، موجب پررنگ شدن نقش نیشابور به عنوان پایتخت و شهری می‌شد، که طاهریان از طریق آن بر سرزمین‌های مختلف اشراف یابند و با دقت به ادارهٔ آن بپردازند؛ همچنین مرو به علت بافت قدیمی‌اش و محدودیت‌های متأثر از آن، جاذبهٔ لازم را در برابر نیشابوری که دارای ظرفیت بیشتر برای احداث عمارت‌ها و کاخ‌های جدید بود، برای حاکم مقتدر طاهری دارا نبود. اقدامات عمرانی عبدالله در نیشابور که مشتمل بر ساخت شادیاخ و عمارت‌های تازه بود، نشانگر میزان علاقهٔ او به شهری بود، که توانایی آبادی آن به سلیقهٔ خویش را داشت. اقدامات عبدالله آنچنان در آبادانی و گسترش نیشابور تأثیرگذار بود که موجب جذب عدهٔ زیادی از ادیبان و دانشمندان بدان شهر به موجب محاسن آن گشت و آن را در ردیف ثروتمندترین و پرجمعیت‌ترین شهرها قرار داد.در اوت ۸۷۲ م. یعقوب لیث صفاری بر نیشابور چیره شد. هنگامی که بزرگان نیشابور به مشروعیت او از سوی خلیفه خرده گرفتند، درباری باشکوه آماده ساخت، در حضور بزرگان شمشیرش را درآورد و گفت: «امیرالمؤمنین را به بغداد نه این تیغ نشاندست؟ گفتند: بلی. گفت مرا بدین جایگاه نیز همین تیغ نشاند و عهد من و آنِ امیرالمؤمنین یکی است»جغرافی‌دانان‌ها در این دوره، نیشابور را به عنوان شهری پرجمعیت توصیف می‌کنند، که به ۴۲ بخش با یک فرسخ طول و عرض بخش شده بود و ارگ، مرکز شهر و یک حومهٔ شهری بیرونی را دربرمی‌گرفت که مسجد جامع نیشابور در این بخش جای داشت. در کنار این مسجد بازار همگانی و پادگانی به‌نام المعسکر، کاخ حاکم (ارگ)، فضای باز دوم با عنوان میدان الحسین و زندان جای داشتند. ارگ دو دروازه داشت و مرکز شهر چهار دروازه: دروازهٔ پل، دروازهٔ راهی که از مقیل می‌آمد، دروازهٔ قلعه (باب‌الکهندز) و دروازهٔ پل تکین. حومه‌های شهری دیوارهایی با شمار بسیاری دروازه داشته است.شناخته‌شده‌ترین بازارها المربع الکبیرة (نزدیک به مسجد جامع) و المربع الصغیرة بودند. مهم‌ترین خیابان‌های بازاری در حدود ۵۰ تا بودند و در خط‌های یکراست متقاطع در زوایای سمت راست، سراسر شهر را می‌پیمودند؛ همه نوع کالایی در این خیابان‌ها فروخته می‌شد. نهرهای بسیاری که از وادی سقاور سرچشمه می‌گرفتند از روستای باشتنکار یا باشتقان به سوی پایین حرکت کرده و ۷۰ مایل را طی می‌کردند، از اینجا به بعد از نزدیک شهر عبور کرده و خانه‌هایی با ذخایر آبی وسیع را ایجاد می‌کردند. باغ‌های پایین‌شهر نیز بدین شیوه آبیاری می‌شدند. منطقهٔ نیشابور همچو حاصلخیزترین ناحیه در خراسان برجسته بود.کتاب تاریخ النیسابوریین در سپتامبر یا اکتبر ۹۹۸م به‌دست ابوعبدالله حاکم نیشابوری نوشته شد؛ کتابی که به جغرافیا، تاریخ و علم حدیث در نیشابور پرداخته و بیش از ۲۵۰۰ تن از بزرگان نیشابور را معرفی و دلایل سرشناسی آن‌ها را نه به شیوه تذکره که به صورت خلاصه یاد کرده است. این اثر در سدهٔ ۷ ه.ق، به‌دست محمد بن حسین خلیفه نیشابوری بازنویسی و بخش‌های عربی آن به فارسی ترجمه شده است. خلیفه نیشابوری قسمت‌هایی از تاریخ نیشابور معاصر خود؛ یعنی حدود ۳ قرن پس از متن اصلی کتاب را نیز به کتاب حاکم اضافه کرده است. این کتاب را از آثار ارزشمندی می‌دانند، که در حوزهٔ تاریخ‌نگاری محلی ایران نگاشته شده، گویا نسخهٔ کامل آن یافت شده است.در سال ۴۰۱ ه.ق، قحطیِ بزرگی در نیشابور روی داد، که بر اثر سرمازدگی کشاورزی در سال ۴۰۰ ه.ق بوده است.نیشابور خوارزمشاهیبه‌هنگام حملهٔ غزها به نیشابور در ۱۱۵۴م، جنگ داخلی مذهبی نیز در نیشابور رخ داد؛ «هر شب یک فرقه مذهبی به محلهٔ فرقه دیگر حمله می‌کرد و عده‌ای از آنان را می‌کشت»، که نمونه‌ای برجسته از درگیری‌های مذهبی سدهٔ ۶ ه.ق است، حتی اگر دو طرف از سوی دشمن مشترکی تهدید می‌شدند، از ستیزه‌جویی بازنمی‌ایستادند.در سال ۶۱۸ لشکریان مغول به فرماندهی چنگیزخان آن را تسخیر نموده به باد غارت دادند و یاقوت گوید مغول‌ها در آنجا حتی یک دیوار هم برجا نگذارند. نیشابور پس از فتنه مغول دوباره آباد شد و ابن بطوطه که در قرن ۸ آنجا را دیده است، گوید که آنجا شهری معمور است و آن شهر از فرط حاصلخیزی و کثرت میوه‌ها دمشق کوچک خوانده می‌شود. در نیشابور، به گفته ابن بطوطه، پارچه‌های ابریشمین بافته می‌شود و سوداگران از هر سو به آنجا رفت‌وآمد می‌کنند.