Протягом V-VI ст. Вірменія залишалася розділеною між Східно-Римською імперією (Візантією) і Персією. У цей період вірмени зуміли зберегти себе і свою культуру завдяки мужності і стійкості. Величезною підмогою цьому послужило створення на початку V ст. вірменським вченим Месропа Маштоца вірменської писемності (їм же, відповідно до джерел, були винайдені і національні алфавіти Грузії і Кавказької Албанії).
Феодальний лад проник в обидві частини роздробленої Вірменії, поступово вона розпалася на безліч очолюваних великими феодалами (нахарарамі) князівств, до кінця VII ст. їх налічувалося вже близько п'ятдесяти. Найбільш впливовими з них були князівства Маміконідов, Багратидов, Арцрунідов. По-різному складалися і васальні відносини у візантійській і перській частинах Вірменії.
Західна Вірменія підкорилася владі єдиновірного імператора і піддалася новій хвилі еллінізації, на Сході зростало невдоволення перським пануванням. У V-VI ст. спалахнув ряд народних повстань. Це був протест проти спроб викорінити в країні християнство і таким чином посилити асиміляцію вірмен персами. Найбільш значний бій сталося 26 травня 451 р на Аварайрской рівнині, на березі річки Тлмут, південного припливу Араксу (територія сучасного Ірану), в якому вірмен очолив спарапет Вардан Маміконян. Знаменита Аварайрская битва була програна, однак, зустрівши наполегливий опір, перси згодом змушені були відмовитися від зазіхань на релігію і самобутність вірменського народу. Після наступного повстання, що сталося в 481-484 рр. і очолюваного Ваганов, Вірменія отримала значну автономію, марзпаном був призначений Ваган Маміконян.
З середини VI ст. починається поступове розширення візантійської Вірменії за рахунок іранської. Однак в остаточному підсумку обидві держави, розтративши свої сили в тривалій боротьбі, виявилися жертвами нової політичної сили - Арабського халіфату. В останні роки VII ст. Вірменія була завойована наступниками пророка Мухаммеда. Для вірмен почалися роки репресій. В ході придушення одного з численних повстань практично повністю були знищені одні з найвідоміших нахарарскіх пологів Вірменії - Маміконяна і Камсаракани.
У другій половині IX ст. в Вірменії почався підйом роду Багратидов. У 859 р князь будинку Багратидов Ашот отримав у свої руки управління Вірменією з титулом ішханац ішхан (князь князів). Ашот, людина здатна і прозорливий, створив армію, зміцнив владу, після чого халіфат вже не наважився відмовити йому у титулі царя. Але це сталося через чверть століття фактичного правління, в 885 р Його визнав також візантійський імператор Василь I, який надіслав корону і дорогі подарунки. Слідом за Багратідами домоглися самостійності князівства Арцрунідбв, Сюнікській князів і ін. Історики зображають правління Ашота I як епоху процвітання Вірменії.
Сусідні ж вірменські князівства продовжували виснажувати одне одного в постійних міжусобних війнах. У володіннях Багратидов панував відносний спокій, споруджувалися церкви, монастирі, лікарні, в 961 р столиця була перенесена з Карса в Ані, який багатів і ріс. Апогею свого блиску і могутності Багратідское царство досягло при Гагіка I (989-1020), коли в тому числі були засновані нові школи, лікарні, завершено спорудження собору в Ані, що викликає і понині захоплення архітекторів і археологів
З середини XI ст. вірменські царства і князівства стали швидко занепадати частиною під впливом міжусобних чвар, частиною внаслідок натиску Візантії, що отримала свободу дій після ослаблення халіфату, частиною під натиском нових завойовників - турок-сельджуків, які почали свої походи проти Вірменії у другій половині XI ст. Вірменія знову виявилася розділеною між мусульманським Сходом і християнським Заходом, як колись між римлянами і персами.
В останній чверті XI ст. країна була спустошена війнами і набігами, міста зруйновані, торгівля перервалася. Сельджуки швидше за все утвердилися в південних вірменських землях, звідки вірменське населення було змушене емігрувати до Візантії. Так виник новий вірменське царство - Кілікійське, - яке зберегло на берегах Середземного моря, в горах Кілікії Тавра традиції вірменської культури і протягом ще трьох століть підтримувало вірменську державність.