После установления в Армении советской власти началась активная индустриализация страны. Была расширена цветная металлургия, созданы предприятия химической, легкой и пищевой промышленности, стройматериалов, построен ряд электростанций. В 1930 году началась массовая коллективизация. К 1940 году было коллективизировано 98,3 % крестьянских хозяйств. Были построены крупные оросительные системы, площадь земель с оросительной сетью в 1940 году по сравнению с 1913 годом увеличилась в два раза, а посевная площадь — на 25 %. Всего за годы советской власти в Армении было построено 362 крупных промышленных предприятия, 20 крупных и средних электростанций.

Последствия социальных преобразований, проводимых советским руководством, оказались столь же тяжелыми для Армении, как и для других республик Советского Союза. В 1930-е – 1940-е годы масштабным репрессиям подверглась армянская интеллигенция. Свобода слова была сильно ограничена.

Советский народ в годы Великой Отечественной войны объединился перед общей угрозой. Армения внесла свой вклад в дело победы над фашизмом. Маршал Советского Союза Георгий Жуков говорил: «В победе над фашизмом армяне, начиная с рядового и кончая маршалом, обессмертили свои имена нетускнеющей славой мужественных воинов».

От Армянской ССР было мобилизовано около 300 000 армян, что составляло 20−23 % всего населения (в 1940 году население Арм. ССР — 1 370 000), еще из других республик СССР было призвано более 200 000, т.е. в общем 500 000, а из армян диаспоры было мобилизовано около 100 000 — в итоге 600 000. Из них более 200 000 погибли на фронте (что сопоставимо с потерями армии США — 300 000). Было сформировано 6 национальных армянских стрелковых дивизий. В начальный период ВОВ в Армянской ССР формировались или доукомплектовались еще 8 стрелковых дивизий: 31-я, 61-я, 136-я, 138-я, 151-я, 236-я, 320-я, 406-я.

Армения дала имена выдающихся военных деятелей: Маршал Советского Союза Иван Баграмян, Главный маршал бронетанковых войск Советского Союза Амазасп Бабаджанян, Адмирал Флота Советского Союза Иван Исаков, Маршал авиации Советского Союза Сергей Худяков, Маршал инженерных войск Советского Союза Сергей Аганов.

В середине XX века началась репатриация армян в Армянскую ССР. 7 июня 1945 года министр иностранных дел СССР Вячеслав Молотов выдвинул на встрече турецкому послу в Москве требование о пересмотре советско-турецкой границы. Для обоснования этих претензий сразу же после завершения конференции в Ялте советское руководство во главе со Сталиным инициировало увеличение состава населения Армянской ССР и начало переселение армян из-за рубежа на территорию Армении. В 1945 году новоизбранный армянский католикос Геворг VI направил письмо Сталину с выражением поддержки политике Сталина по репатриации армян диаспоры в Армянскую ССР и возвращению армянских земель в Турции. Это было частью общественной кампании, направленной на создание гуманитарного обоснования территориальных претензий к Турции инициированной Сталиным.

В 1953 году, после смерти Сталина, МИД СССР заявил, что народы Армении и Грузии более не имеют территориальных претензий к Турции. Все же проводимое переселение армян состоялось.

Советское правление имело и позитивные аспекты. Армения, ослабшая от нахождения на протяжении многих лет под чужим господством, не была бы способна удержать государственность, находясь в окружении враждебно настроенных тюркских соседей. Нахождение в составе СССР способствовало защите Армении от кемалистской Турции.

Армения также извлекла пользу из советской экономики, особенно, когда та была на вершине своего подъема. Из аграрной страны Армения превратилась в индустриальную, развивалась инфраструктура. Провинциальные села постепенно увеличивались, превращаясь в города. Мир между Арменией и Азербайджаном был достигнут, хоть и временно.

В 1943 году на базе армянского филиала АН СССР была основана Академия наук Армянской ССР. В конце 1980-х годов Армения страдала от загрязнения окружающей среды, вызванной ростом химической и горнодобывающей промышленности, который не был обеспечен соответствующими природоохранными мероприятиями. После введения Михаилом Горбачевым гласности и перестройки публичные демонстрации стали более общепринятыми. Тысячи армян участвовали в демонстрациях в Ереване, из-за неспособности СССР принимать меры для решения простых экологических вопросов. Позднее, с началом конфликта в Карабахе, демонстрации начали приобретать более освободительный окрас. Многие армяне начали требовать для своей родины статус государственности.

В 1988 году жертвами Спитакского землетрясения стали десятки тысяч людей. Были разрушены такие города, как Ленинакан (ныне Гюмри) и Спитак. Множество семей остались без крова. Тяжелая ситуация, созданная землетрясением и последующими событиями, вынудила многих жителей Армении покинуть страну и поселиться в странах Северной Америки, Восточной Европы и в Австралии.