Абулхайр родился в 1412 году и был потомком династии Шибанидов, ветви рода Джучидов. В начале XV века Золотая Орда находилась в состоянии распада после гибели эмира Едигея в 1420 году. Эта анархия открыла путь для новых претендентов на власть. После того как в 1427 году его родственник Джумадук-хан был убит, Абулхайр, которому было всего 16 лет, был взят в плен, но вскоре освобождён. В 1428 году, в возрасте 17 лет, при поддержке лидеров племён и мангытских эмиров, он был провозглашён ханом в городе Тура в Западной Сибири. Эта коронация положила начало формированию нового государства, известного как Узбекское ханство.
Абулхайр-хан успешно объединил под своей властью большинство владений Шибанидов. Он захватил Сибирское ханство со столицей в Туре, а также ряд важных городов, включая Хорезм в 1430 году и Сыгнак и Сузак в 1446 году. Он перенёс столицу своего государства из Туры в Сыгнак, который стал новым центром власти.
Правление Абулхайр-хана было тесно связано с междоусобной борьбой Тимуридов в Мавераннахре. В 1451 году он оказал военную помощь тимуриду Абу Саиду в борьбе за власть в Самарканде, что позволило последнему прийти к власти. Этот союз был скреплён династическими браками: Абулхайр-хан сам женился на дочери знаменитого тимуридского правителя и астронома Улугбека, Рабии Султан-бегим, а свою дочь Хан-хаде бегим выдал замуж за Абу Саида. Эти браки укрепили его позиции, а сыновья Улугбека от Рабии Султан-бегим, Кучкунджи-хан и Суюнчходжа-хан, позже управляли Мавераннахром.
Однако в 1457 году власть Абулхайр-хана была серьёзно подорвана, когда он потерпел сокрушительное поражение от войск ойратов под предводительством Уч-Тэмур-тайши под Сыгнаком. После этого поражения его власть стала ослабевать. В 1460-х годах часть его подданных, возглавляемая султанами Кереем и Жанибеком, откочевала в Могулистан, что стало началом формирования Казахского ханства и ещё больше ослабило государство Абулхайр-хана.
Абулхайр-хан скончался в 1468-1470 годах в Восточном Дешт-и-Кипчаке. После его смерти Узбекское ханство погрузилось в политическую нестабильность, и его наследники не смогли удержать власть, которую постепенно захватили Керей и Жанибек.
Несмотря на политические неудачи в конце правления, Абулхайр-хан оставил после себя значительное наследие. Он был основателем династии, которая впоследствии, под руководством его внука Шейбани-хана, завоевала Мавераннахр. Его дети и внуки воздвигли над его могилой мавзолей у города Сыгнака. Его жена, Рабия Султан-бегим, была похоронена в городе Туркестане у мавзолея Ходжи Ахмеда Яссави.
