Med målet om at komme med til EM-slutrunden for tredje gang i træk var det gæsterne, der havde overtaget i de første 15 minutter, hvor Kerem Akturkoglu måtte se to tidlige forsøg blive reddet af Dominik Livakovic i Kroatiens mål.
Bevæbnet med momentum fortsatte Tyrkiet med at lede efter en åbning, som første halvleg skred frem, og deres vedholdenhed blev belønnet efter en halv time, da Barıs Yilmaz slap igennem på en stikning fra Salih Ozcan og løftede bolden flot over en fremadstormende Livakovic fra 25 meter.
Overrumplet af gæsternes dominerende start, forsøgte Kroatien at få fodfæste i kampen før pausen.
Men de klare chancer udeblev for de undertippede værter, og Petar Musa måtte se en halv chance blive reddet af Ugurcan Cakir, så Tyrkiet kunne gå til pause med en velfortjent føring.
Kroatiens træner Zlatko Dalic modstod trangen til at foretage ændringer i pausen, men det varede ikke længe, før der blev kaldt på forstærkninger, da værterne havde svært ved at finde nogen form for skarphed på den sidste tredjedel.
Bruno Petkovic og Nikola Vlasic var blandt de spillere, der blev skiftet ind, da Kroatien pressede på for en udligning i de sidste 20 minutter, men Cakır stod godt i det tyrkiske mål og afværgede Dion Drena Beljos forsøg fra tæt hold.
Da det nærmede sig fuld tid, forspildte Tyrkiet muligheden for at fordoble forspringet, da Yunus Akgun sendte et kraftfuldt skud tæt forbi mål. Men det betød ikke så meget, for gæsterne holdt stand, sikrede sig en imponerende sejr og rykkede dermed tre point op i toppen af Gruppe D.
Kroatien vil være desperate for at komme tilbage i kvalifikationen mod Wales på søndag, efter at deres bemærkelsesværdige rekord med aldrig at have tabt en hjemmekamp i den europæiske kvalifikation sluttede i 38. forsøg.
Flashscore Kampens spiller: Salih Ozcan(Tyrkiet)
Se alle kampstatistikkerne fra kampen her!
Torsdagens øvrige resultater i EM-kvalifikationen
Letland 2 Armenien 0 (17:00)