Timur'un 1405'te ölümünden sonra Semerkant, torunu Uluğ Bey döneminde bir bilim ve sanat merkezine dönüştü. Uluğ Bey hem hükümdar hem astronomdu; yaptırdığı rasathanede hazırlanan yıldız kataloğu, Tycho Brahe'ye kadar Batı'da eşi olmayan bir doğruluk taşır. 1420'de tamamlanan medrese, meydanın ilk yapısıdır ve matematik ile astronominin okutulduğu bir kurumdu.

Meydanın bugünkü hali üç yapının bir araya gelmesiyle oluştu: Uluğ Bey Medresesi (1420), karşısındaki Şirdar Medresesi (1636) ve aradaki Tilla Kari Medresesi ile camisi (1660). Şirdar, ilk yapının cephesini neredeyse ayna gibi tekrarlar — iki yüz yıllık aralığa rağmen ölçü, oran ve renk uyumu korunmuştur. Bu, tek bir mimarın değil, bir kentsel geleneğin ürünüdür.

Mimari dil Timurlu sentezidir: sivri kemerli devasa eyvan (pîştak), köşelerde minareler, çift kabuklu soğan kubbeler ve bütün yüzeyi kaplayan firuze-lacivert çini mozaik. Şirdar'ın cephesindeki, güneşi sırtında taşıyan aslan-kaplan figürleri, İslam mimarlığında figürlü tasvirin nadir ama gerçek bir örneğidir; İran'daki Zerdüşt öncesi ikonografiden gelen bir motifin sürdüğü okunur. Meydanın kendisi de önemlidir: eyvanların birbirine bakması, kapalı ve tanımlı bir kamusal alan üretir — İtalyan Rönesans meydanlarıyla çağdaş, ondan bağımsız bir kentsel çözümdür. Sovyet döneminde büyük restorasyonlar geçirdi; bugün UNESCO Dünya Mirası listesindedir.