Karahanlı Türkçesi gramerinde isim çekim ekleri, kelimelerin cümle içindeki görevlerini ve diğer ögelerle olan ilişkilerini belirlemede kritik bir rol oynar. Özellikle yönelme durumu (datif) ekleri, sözcüğün köküne veya aldığı diğer ek türlerine göre çeşitlilik gösterir. Birinci ve ikinci kişi tekil ve çoğul üyelik ekleri almış sözcüklerden sonra yönelme ekleri +a/+e ve +ka/+ke biçimlerinde görülmektedir. Örneğin; közüm+e (gözüme), kadaşıŋ+a (kardeşine) ve özüm+ke (özüme) kullanımları bu kuralı açıkça örneklendirir.
Üçüncü tekil kişi iyelik eklerinden sonra ise yönelme durumu eki standart olarak +ŋa/+ŋe biçimini alır. Metinlerde atası+ŋa (atasına), başı+ŋa (başına) ve özü+ŋe (özüne) gibi örnekler bu durumun sıkça kullanıldığını gösterir. Bulunma durumu (lokatif/kalma) eki ise +da/+de/+ta/+te ses uyumlarına bağlı olarak eklenir. Ev+de, baş+ta, kapuġ+da ve yol+da gibi örnekler bulunma durumunun Karahanlı Türkçesindeki tipik yansımalarıdır.
Ayrılma durumu (ablatif) için Eski Türkçedeki +da/+de eki az sayıda da olsa Karahanlı Türkçesinde varlığını sürdürmüştür. Bu ek sadece ayrılma ve çıkma değil, aynı zamanda karşılaştırma (kamuġda esizrek 'herkesten daha kötü'), bütünün parçasını gösterme (mıŋndä bir 'binde bir') ve bazı edatlardan önce kullanılma (közünde adın 'gözünden başka') işlevlerini de üstlenir. Ancak dönemin asıl ayrılma durumu eki +dın/+dın/+tın/+tün'dür (cān+dın, kapuġ+dın, tılın+din). Ayrıca ayrılma eki ilgi durumu ekleri üzerine de gelebilmektedir (men+ŋde basa 'benden sonra').
Vasıta durumu (enstrümental), araç veya birliktelik anlamı katmak için çoğunlukla +(X)n ekiyle kurulur. el(i)g+in emle- (elle göstermek), köz+ün bakış- (gözle bakışmak) ve yaz+ın, kış+ın gibi zaman belirteçleri bu ekin işlevlerine örnektir. Eşitlik durumu (ekvatif) ise +çA ekiyle sağlanır; kadar, gibi, göre anlamlarının yanı sıra yön bildirerek 'tarafından' anlamı da katar (solça kel- 'sol taraftan gelmek'). Yön gösterme (direktif) durumu ise +ġArU (yaġı+ġaru 'düşmana doğru'), +ru/rü (kerü, berü) ve +ra/+re (taşra 'dışarıya', içre 'içeriye') ekleriyle oluşturulur.
Karahanlı Türkçesinde asıl sayılar günümüz Türkiye Türkçesinden çok farklı değildir; bir, iki, üç, tört, bėş, yėti, sékkiz, tokkuz, on, yigrme, ottuz, kırk, elli, altmış, yüz, mıŋ ve tümen (on bin) şeklinde sıralanır. Kaşgarlı Mahmud'a göre seksen ve doksan sayıları 'sekiz on' ve 'dokuz on' kelimelerinin birleşmesiyle (seksün, toksun) oluşmuştur. Sıra sayıları +(X)nç, +(X)nçI ekleriyle (birnç, ékinç), üleştire sayılar b rer ve mıŋer sözcükleriyle, topluluk sayıları ise sayı isimlerine gelen +egü(n) ekiyle (biregü, üçegü) yapılır.
Sayı sistemindeki bu çeşitlilik, dönemin zengin türetme mekanizmalarını gösterir. DLT'de bir sayısına gelen +In vasıta durumu ekiyle kurulan yapılar 'bérer bérer' anlamı verir; nitekim 'Birin birin mıŋ bolur tama tama köl bolur' atasözü bu duruma somut bir kanıttır.
Karahanlı Türkçesinde kişi zamirleri tekil olarak men, sen, ol; çoğul olarak biz, siz/sizler/siler, anlar/olar şeklindedir. Bu zamirler isim çekim eklerinin tamamıyla çekime girebilirler. Tamlayan durumunda +(n)ıŋ (men+iŋ, anıŋ), belirtme durumunda +nI (men i, anı), bulunma durumunda +da/+de (mende, anda), ayrılma durumunda +dIn (menden, andın), yönelme durumunda ise özel biçimler olan maŋa, saŋa, aŋa ve bizke kullanılır.
İşaret adılları ise bu, bular ve ol sözcükleridir. İşaret zamirleri de durum eklerini alarak çekimlenir. Örneğin; bular+nıŋ, munuŋ, munı (belirtme), munda (bulunma), bular+ka (yönelme), muŋar (yön gösterme) ve munça (eşitlik) çekimleri metinlerde sıklıkla karşımıza çıkar. Zamirlerin bu zengin çekim paradigması, dönemin sentez dil yapısının anlaşılmasında kilit rol oynar.
Zamirlerin çekiminde dikkat çeken bir diğer husus, bulunma durumu eklerinin bazı yapılarda ilgi durumu eki almış sözcüklerle birlikte kullanılarak ayrılma işlevi üstlenmesidir (menŋ+de turur 'bendendir'). Bu durum, eklerin işlev kaymalarına uğrayabildiğini gösteren önemli bir dilbilgisel özelliktir.
Karahanlı Türkçesinde zarflar yapılarına ve anlamlarına göre dörde ayrılır. Yer zarfları +A (üze 'üstte'), +DA (kayda, kanda 'nerede'), +DIn (öŋdün 'önde', kėdın 'arkada', altın, üstün), +çA (kança 'nereye'), +rA/+rU (asra, taşra, berü) ve +In ekleriyle kurulur. Bu zarflar eylemin gerçekleştiği yeri veya yönü ayrıntılı biçimde niteler.
Zaman zarfları arasında emdi ('şimdi'), kün ('gün/güneş'), kündüz, kėdın ('sonra'), tün ('gece'), tünle, kışın ve yazın yer alır. Örneğin DLT'de geçen 'Alper Toŋa öldü mü? ... Emdi yürek yırtılur' dizesindeki emdi sözcüğü güçlü bir zaman zarfı kullanımıdır. Durum zarfları ise hem sıfat hem zarf olarak kullanılır; akru/akrun ('yavaş'), amul ('sakin'), çın ('doğru'), katıġ ('sıkı/sert') ve terk/terkn ('çabuk') bu gruptadır.
Miktar zarfları sınırlı sayıda sözcükle ifade edilir. Artuk ('fazla, çok'), az, üküş ('çok'), köp, telim ('çok'), bedük ve tükel sözcükleri miktar bildiren başlıca zarflardır. Kutadgu Bilig ve DLT metinlerinde bu zarflar derecelendirme ve miktar belirtmek amacıyla sıklıkla tercih edilmiştir.
Sontakılar (edatlar), tek başlarına tam bir anlamı olmayan, ad ve ad soylu sözcüklerle ya da sıfat-fiillerden sonra gelerek cümle ögeleri arasında zaman, mekan, yön ve benzerlik ilişkisi kuran unsurlardır. Ara ('arasında'), içre ('içerisinde'), taparu ('-e doğru'), bile/birle ('ile'), üçün ('için'), gibi ('gibi'), soŋ ('sonra'), adın ('başka') ve basa ('sonra') dönemin başlıca sontakılarıdır. Sontakılar kelimelerin yalın, tamlayan, bulunma veya ayrılma durumları ile birlikte kullanılabilir.
Bağlaçlar ise eş görevli sözcükleri, sözcük öbeklerini ve özellikle cümleleri birbirine bağlayan, aralarında anlam bağı kuran sözcüklerdir. Karahanlı Türkçesinde bile/birle ('ile, birlikte'), takı ('ve'), apaŋ ('eğer'), kalı ('eğer') ve azu ('yoksa, veya') bağlaç olarak işlev görür. Örneğin azu bağlacı iki şeyi karşılaştırarak birbirine bağlar ('Tilkü mü togdı azu börü mü?').
Sontakı ve bağlaçların doğru tespiti, metin şerhi ve cümle çözümlemelerinde anlamın bozulmaması için hayati önem taşır. Bazı sözcükler (örneğin bile/birle) hem sontakı hem de bağlaç olarak görev yapabilmektedir.