卡里莫夫與中國關係密切，他1992年3月首次訪華，與時任中國國家主席楊尚昆及國務院總理李鵬會面。之後他多次與中國領導人會面，並於2001年、2006年和2012年來到中國出席上海合作組織峰會；2008年出席北京奧運會開幕式；2015年參加「9.3」紀念抗戰勝利70周年大閱兵。卡里莫夫亦是中國「新絲綢之路」的堅定支持者。
烏茲別克是古代絲綢之路必經之地，如今則成為中國向西連接土耳其和歐洲的戰略通道之一。烏茲別克斯坦的「安格連帕普」鐵路全長129公里，是「中國－吉爾吉斯斯坦－烏茲別克斯坦鐵路」的組成部分，對「中國－中亞－西亞」經濟走廊建設意義重大。
中國國家主席習近平2013年訪問中亞，提出建設「絲綢之路經濟帶」的重大倡議，卡里莫夫表達支持，「烏方願積極參與建設絲綢之路經濟帶，促進經貿往來和互聯互通，把烏國發展與中國的繁榮更緊密聯繫在一起」。當時習近平在卡里莫夫陪同下，在首都塔什干和第二大城市撒馬爾罕，參觀烏茲別克斯坦歷史文化古蹟，探尋古絲綢之路上各民族文化交流的歷史淵源，共商推進中國和中亞人文交流。
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