В течение V–VI веков Армения оставалась разделенной между Восточной Римской империей (Византией) и Персией. В этот период армяне сумели сохранить себя и свою культуру благодаря мужеству и стойкости. Большую роль в этом сыграло создание в начале V века армянским ученым Месропом Маштоцем армянской письменности.

Феодальный строй проник в обе части раздробленной Армении, постепенно она распалась на множество возглавляемых крупными феодалами княжеств, к концу VII века их насчитывалось уже около пятидесяти. Наиболее влиятельными из них были княжества Мамиконидов, Багратидов, Арцрунидов. По-разному складывались и вассальные отношения в византийской и персидской частях Армении.

Западная Армения подчинилась власти единоверного императора и поддалась новой волне эллинизации, на Востоке росло недовольство персидским владычеством. В V–VI веках вспыхнул ряд народных восстаний. Это был протест против попыток искоренить в стране христианство и таким образом усилить ассимиляцию армян персами. Наиболее значительное сражение произошло 26 мая 451 года на Аварайрской равнине, на берегу реки Тлмут, южного притока Аракса (территория современного Ирана), в котором армян возглавил спарапет Вардан Мамиконян. Знаменитая Аварайрская битва армянами была проиграна, однако, встретив упорное сопротивление, персы со временем вынуждены были отказаться от посягательств на религию и самобытность армянского народа. После следующего восстания, случившегося в 481–484 годах и возглавляемого Вааном, Армения получила значительную автономию, марзпаном был назначен Ваан Мамиконян.

С середины VI века начинается постепенное расширение византийской Армении за счет иранской. Однако в конечном счете обе державы, растратив свои силы в длительной борьбе, оказались жертвами новой политической силы — Арабского халифата. В последние годы VII века Армения была завоевана арабами. Для армян начались годы угнетений. В ходе подавления одного из многочисленных восстаний против завоевателей практически полностью были уничтожены одни из известнейших нахарарских родов Армении — Мамиконяны и Камсараканы.

Во второй половине IX века в Армении начался подъем рода Багратидов. В 859 году князь дома Багратидов Ашот получил в свои руки управление Арменией с титулом ишханац ишхан, то есть князь князей. Ашот, человек способный и прозорливый, создал армию, укрепил власть, после чего халифат уже не решился отказать ему в титуле царя. Произошло это спустя четверть века фактического правления, в 885 году его признал также византийский император Василий I. Вслед за Багратидами добились самостоятельности княжества Арцрунидов, сюникских князей и др.

Историки изображают правление Ашота I как эпоху процветания Армении. Соседние же армянские княжества продолжали истощать друг друга в постоянных междоусобных войнах. Во владениях Багратидов царило сравнительное спокойствие, воздвигались церкви, монастыри, больницы, в 961 году столица была перенесена из Карса в Ани, который богател и рос. Апогея своего блеска и могущества Багратидское царство достигло при Гагике I (989–1020), когда в том числе были основаны новые школы, больницы, завершена постройка собора в Ани.

С середины XI века армянские царства и княжества стали быстро клониться к упадку. Отчасти это происходило под влиянием междоусобных распрей, отчасти — вследствие натиска Византии, получившей свободу действий после ослабления халифата. Возрастал натиск новых завоевателей — турок-сельджуков, начавших свои походы против Армении во второй половине XI века. Армения вновь оказалась разделенной между мусульманским Востоком и христианским Западом.

В последней четверти XI века страна была опустошена войнами и набегами, города разрушены, торговля прервалась. Сельджуки быстрее всего утвердились в южных армянских землях, откуда армянское население было вынуждено эмигрировать в Византию. Так возникло новое армянское царство — Киликийское. Оно сохранило на берегах Средиземного моря, в горах Киликийского Тавра, традиции армянской культуры и в течение трех столетий поддерживало армянскую государственность.