建国之初，这个王朝有如突厥汗国，也是一个相当松散的多民族部落联合。
中央与汗室
早期喀喇汗王朝的政治体制是阿尔泰语系各民族古老的习惯法“双王制”，即汗国分为两部分，由汗族中最长者任大可汗，次长者任副可汗，分别统治汗国的一部分，正汗、副汗的汗号往往带氏族图腾如狮子(阿尔斯兰)、公驼(博格拉)等名。正、副汗之下有四个小汗，分别是阿尔斯兰伊利克，博格拉伊利克，阿尔斯兰特勤，博格拉特勤，小汗之下有埃米尔、玉伽、俟斤、伯克、伊难珠匐等头衔，对应宰相、将军、侍从官、秘书官等职务，以此组成严明封建等级阶梯，逐级晋升，分治各地。
公元10世纪信奉伊斯兰教后，称号之下再加伊斯兰名字和称号。由于与以萨曼王朝为代表的波斯—伊斯兰文明频繁接触，逐渐吸收波斯萨曼王朝中央集权制度，加以糅合发展，喀喇汗王朝在一些比较重要的地区设立省份、城市、州县，任命埃米尔、伯克等官僚进行统辖。并在中央设立“迪万”(dawani，国务会议)，宗教事务所等机构，协助汗室处理政治、司法与宗教事务。
萨图克·布格拉汗·阿卜都·卡里姆卒于955年。他一生最重要的事迹，是在西部突厥各族人民与穆斯林世界频繁交往二百五十余年的基础上，首先皈依伊斯兰教。子木萨继位，20万帐突厥人接受了伊斯兰教，于是喀喇汗王朝便成为中国境内第一个接受伊斯兰教的突厥语民族建立的王朝。
同时，王朝的历代可汗在称号中大多都附加“喀喇汗” 这一表示维护传统的显赫尊号，后世的史学家才特别地称其为“喀喇汗王朝”，此外，王朝大汗的头衔中又往往附加一个称号——”“桃花石汗”，其明确含义即为“中国君王”。
汗位的继承，是传长制，不是嫡承制。大可汗称为阿尔斯兰喀喇可汗，驻巴拉沙衮(今吉尔吉斯斯坦共和国托克马克东)，以后随着王朝统治民族定居农业文化的发展，多驻喀什噶尔。所以喀什噶尔又称为“斡耳朵坎特”。副可汗称博格拉喀喇可汗，初驻怛逻斯(今哈萨克斯坦共和国塔拉斯)，中迁喀什噶尔，后又迁回怛逻斯，公元893年，怛罗斯被波斯萨曼王朝攻占，遂迁至喀什噶尔，公元999年灭萨曼王朝后，撒马尔罕(今乌兹别克斯坦撒马尔罕)、布哈拉(今塔吉克斯坦布哈拉)成为汗国新的政治、经济中心。
喀喇汗王朝在王朝的直辖领地，再不分封，实行中央集权。取消了分封制，这在中亚史上是一个具有里程碑意义的重大进步，它极大改变了新疆以及中亚南部千百年来分裂割据的局面，而且有效地保证了中央集权。所以喀喇汗一代，除东西喀喇汗分家之外，从未见有地方政权独立、封建领土混战的记载，这有利于社会的安定和生产的发展。
尽管喀喇汗王朝实行中央集权，但汗国仍具有一定的分裂趋势。问题的根源就在于双汗制度，大汗直接统治东部，汗廷在八剌沙衮(Balasagun)，副汗治怛逻斯(Talas)和喀什(Kashgar)。双汗都享有军事权，对汗国的统一是一大隐患。
地方
汗国奉行军功爵制。汗国的基层官僚大部分是军队之中的下级军官，普通的汗国臣民，想要进入汗国的政治阶层，必须要踊跃参军，在战场之上英勇杀敌，并立下足够的战功，军功是接受爵位、俸禄与土地的必要条件。立下的军功越大、越多，收到的赏赐也就越多，得到的官位也就层层递进，以此类推。此外，一个地区的繁荣程度也是对官员政绩的考核。
汗国之中，定居民族与游牧民族并存，二者在汗国的社会结构之中都占据着半壁江山，喀喇汗王朝统治者根据农业民族与游牧民族的不同特点，分设机构进行管理，农业民族聚居区域设立省份、州县，游牧民族仍以部族为基本行政单位。
汗国北部的巴尔喀什湖地区，七河流域，伊犁河流域是一片特殊区域，这片地方由葛逻禄人组成的政治实体统治，葛逻禄各部拥有约15座城邑，由喀喇汗大汗任命诸个叶护、小可汗、酋长控制，享有较高的半自治权力，定期向汗国中央缴纳赋税，提供劳役与兵力。
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