سلطنت جلال‌الدین ملکشاه سلجوقی پس از قتل پدرش آلپ‌ارسلان توسط فردی به نام یوسف الخوارزمی، در چنین روزی از سال ۴۶۵ هجری قمری آغاز شد. طغرل بنیادگذار سلسله سلجوقی، تلاش زیادی برای به دست آوردن قدرت کرد. پس از وی، بهره آن قدرت را آلپ ارسلان و فرزندش ملکشاه سلجوقی بردند. آنان در دورانی نسبتاً آرام و در عین حال مقتدرانه و باعظمت سلطنت کردند. ملکشاه تنها هجده سال سن داشت که به پادشاهی کشوری به این بزرگی رسید. وی پس از بیست سال، در سن سی و هفت سالگی درگذشت. ممالک تحت سلطه ملکشاه، به‌قدری گسترده است که با قلمرو عباسیان در آغاز خلافتشان قابل قیاس است.
ملکشاه بر سر سفره آماده نشست. راوندی به‌حق می‌گوید: پدران سلطان ملکشاه جهانگیری کردند و او جهانداری. با این حال، خود ملکشاه نیز تلاش زیادی از خود نشان داد. ماوراءالنهر با وجود دولت قراخانی، در اختیار ملکشاه بود. در بخش آذربایجان و ارمنستان، فرزندان قتلمش سلجوقی فتوحاتی داشتند که گرچه قلمروشان به مملکت ملکشاه ضمیمه نشد، اما به هر روی تحت سلطه خاندان سلجوقی بود. زمانی که سلیمان فرزند قتلمش انطاکیه را تصرف کرد، خبر فتح آن را به ملکشاه نوشت و به او تبریک گفت. از سوی دیگر، مناطق مرکزی ایران تا جنوب ایران به‌طور کامل تحت سلطه این شاه قدرتمند بود. هم‌چنین سرزمین‌های عربی، از شمال عراق تا شام و از آن سوی تا جزیرة‌العرب همه در اختیار سلجوقیان قرار گرفت.
با مرگ آلپ‌ارسلان، ملکشاه به‌سرعت به سوی ری حرکت کرد. این اقدام از آن روی بود که احتمال شورش برخی از امیران سلجوقی بود، طبعاً تسلط آن‌ها بر ری که کلید اصلی تسلط بر این قلمرو وسیع بود، دشواری زیادی به همراه داشت. قاورد برادر آلپ‌ارسلان، حاکم کرمان به سوی ری تاخت. ملکشاه نیز با سپاه خویش به سوی وی رفت. آن‌ها در کرج ابودلف با یکدیگر مصاف دادند. سپاه قاورد شکست خورد و خود وی، اندکی بعد دستگیر و کشته شد. با این حال، ملکشاه کرمان را به فرزندان او سپرد. ملکشاه سلجوقی اصفهان را به‌عنوان پایتخت انتخاب کرد. به همین دلیل در طول سال‌های سلطنت خود به آبادی این شهر همت گماشت. راوندی نوشته است: از جهت دارالملک و نشست خویش از همه ممالک اصفهان اختیار کرد و آنجا عمارت‌های بسیار فرمود در شهر از کوشک‌ها و باغ‌ها. این مرکزیت در کنار درایت و ذکاوت نظام‌الملک سبب شد تا دامنه این دولت تا این حد گسترش یافته و آرامش و ثبات بر آن حکم‌فرما باشد.
روابط میان ملکشاه و القائم عباسی بسیار خوب بود. در اوایل سال ۴۶۶ القائم، حکم سلطنت ملکشاه را توسط گوهرآیین نزد وی فرستاد. با مرگ آلپ‌ارسلان و بازگشت ملکشاه از ماوراءالنهر، حاکم سمرقند، برخی نواحی، از جمله ترمذ را به تصرف خود درآورد که سبب رفتن ملکشاه به آن دیار و بیرون راندن وی از بلخ و سمرقند شد. او آن سرزمین را به برادرش شهاب‌الدین تکش داد. تکش در سال ۴۷۳ بر ملکشاه شورید، اما کار با صلح تمام شد. وی در سال ۴۷۷ نیز بار دیگر سر به شورش برداشت که سرکوب شد. مقتدی خلیفه وقت عباسی دختر ملکشاه را در سال ۴۷۴ خواستگاری کرد که دختر، مشروط به آن‌که خلیفه همسر و کنیز دیگری نداشته باشد، حاضر به قبول این ازدواج شد. خلیفه شروط را پذیرفت و ازدواج صورت گرفت (!) گویا عروس به سال ۴۸۰ عازم خانه بخت شد و در سال ۴۸۲ با یک فرزند از خلیفه به‌صورت قهر به اصفهان بازگشت.
ملکشاه سفرهایی به کرمان و خوزستان داشت که برای آرام کردن و تثبیت اوضاع سیاسی آن مناطق انجام می‌شد. او در سال ۴۷۹ قمری به حلب رفت و پس از گشودن آن، به بغداد وارد شد. نظام‌الملک نیز در این سفر سلطان سلجوقی را همراهی می‌کرد. آن‌ها با یکدیگر مرقد امام موسی بن جعفر (ع) و نیز معروف کرخی و احمد بن حنبل را زیارت کردند. روزهای بعد، سلطان و وزیر به زیارت قبر امیرالمؤمنین (ع) و امام حسین (ع) رفتند. در همین سفر، نظام‌الملک وارد مدرسه نظامیه بغداد شد، به کتابخانه مدرسه رفت و ساعتی به مطالعه کتاب‌ها پرداخت. آن‌ها در سال ۴۸۰ به اصفهان بازگشتند.
سلطان در سال ۴۸۲ بار دیگر با سپاهی بی‌کران عازم ماوراءالنهر شد و تا کاشغر رفت و بار دیگر نفوذ خود را در این مناطق تثبیت کرد. سلطان و وزیر، یک بار دیگر به سال ۴۸۴ به بغداد رفتند و سپس به اصفهان بازگشتند. در سال ۴۸۵ بار دیگر سفر بغداد پیش آمد که خواجه در صحنه - شهرکی میان همدان و کرمانشاه - توسط یکی از فدائیان اسماعیلی کشته شد. برخی از نقل‌های تاریخی حکایت از آن دارد که در اصل سلطان یا تاج‌الملک که رقیب نظام‌الملک بوده، در این کار دست داشته‌اند. سی و سه روز پس از آن، سلطان نیز در بغداد به دلیل بیماری ناشناخته‌ای درگذشت. هم‌اکنون مقبره‌ای در خیابان احمدآباد اصفهان، کوچه ف وجود دارد که گفته می‌شود هر دوی آن‌ها در کنار یکدیگر در آنجا دفن شده‌اند.