En 885, Achot Bagratouni fut couronné roi d'Arménie, et la royauté fut rétablie en Arménie après quatre siècles et demi. Sa couronne fut reconnue à la fois par le calife abbasside et par l'empereur byzantin, qui souhaitaient chacun disposer d'un allié influent dans le Caucase. Achot Ier (885–890) soumit les maisons princières arméniennes ou en fit ses alliées, et son fils Smbat Ier (890–914) poursuivit l'unification du pays. Le royaume n'était toutefois pas un État centralisé : les grandes maisons princières conservaient une indépendance considérable et, avec le temps, plusieurs d'entre elles proclamèrent leurs propres royaumes.
Le début du Xe siècle fut une rude épreuve. Youssouf, émir sadjide de l'Atrpatakan (Azerbaïdjan iranien), vassal nominal du calife, envahit l'Arménie, captura Smbat Ier et le fit exécuter en 914. Son fils Achot II, surnommé « de Fer » par ses contemporains, lutta des années durant pour libérer le pays. Selon la tradition, il vainquit avec Guévorg Marzpétouni une armée arabe sur les rives du lac Sevan. Abas (929–953), frère et successeur d'Achot II, établit sa résidence à Kars, où fut construite l'église des Saints-Apôtres.
Dans le même temps, le Vaspourakan, gouverné par les Artsrouni, se renforça. En 908, Gaguik Artsrouni reçut une couronne de l'émir sadjide, et le Vaspourakan devint un royaume distinct. À sa demande, l'architecte Manuel construisit en 915–921, sur l'île d'Aghtamar (Akdamar) du lac de Van, l'église de la Sainte-Croix, dont les murs extérieurs sont ornés de riches reliefs représentant des scènes bibliques et la vie profane. Au cours des décennies suivantes, des royaumes furent aussi fondés à Kars (963), au Syunik (vers 987) et dans le Lori, le royaume de Tachir-Dzoraguet (vers 979). Ces États reconnaissaient à des degrés divers la prééminence du roi d'Ani, mais agissaient souvent de manière indépendante.
En 961, Achot III le Miséricordieux (953–977) transféra la capitale à Ani, puissante ville fortifiée sur la haute rive de l'Akhourian. Smbat II (977–989) entoura la ville de nouveaux remparts, et sous Gaguik Ier (989–1020) le royaume atteignit l'apogée de sa puissance. Ani devint un carrefour de routes commerciales et un centre artisanal. La tradition l'appelle « la ville aux mille et une églises », mais c'est une exagération poétique : les historiens estiment sa population à plusieurs dizaines de milliers d'habitants, bien que le chiffre exact soit discuté. En 1001, sous le patronage de la reine Katranidé, fut achevée la cathédrale d'Ani, dont l'architecte Trdat était connu aussi à Constantinople (Istanbul) : après le séisme de 989, il y avait restauré la coupole de Sainte-Sophie. Gaguik Ier fit également construire l'église circulaire Saint-Grégoire (Gagkachen), dans les ruines de laquelle on retrouva plus tard une statue du roi tenant une maquette de l'église.
La période bagratide fut une époque d'essor culturel. Au Syunik, l'église des Saints-Pierre-et-Paul de Tatev fut construite en 895–906 et, dans la seconde moitié du Xe siècle, sous le patronage de la reine Khosrovanouch, épouse d'Achot III, furent fondés dans le Lori les monastères de Sanahin et de Haghpat. Les monastères abritaient des écoles et des scriptoria, et l'enluminure s'épanouissait. Au monastère de Narek, au Vaspourakan, vécut et écrivit Grégoire de Narek (Grigor Narekatsi, vers 951–1003), dont le Livre des Lamentations est considéré aujourd'hui encore comme l'un des sommets de la littérature spirituelle arménienne. Les historiens Hovhannès Draskhanakerttsi, Tovma Artsrouni et Stépanos Taronetsi (Assoghik) consignèrent l'histoire de leur temps.
Au début du XIe siècle, Byzance, redevenue puissante sous l'empereur Basile II, commença à absorber les royaumes arméniens. En 1021, Sénékérim-Hovhannès Artsrouni céda le Vaspourakan à l'empire en échange de terres dans la région de Sébaste (Sivas). Le roi d'Ani Hovhannès-Smbat (1020–1041), sous la pression impériale, légua son royaume à Byzance pour après sa mort. À sa mort, les défenseurs d'Ani, parmi lesquels le sparapet Vahram Pahlavouni, portèrent sur le trône en 1042 le jeune Gaguik II, qui résista avec succès pendant quelques années. En 1045, invité à Constantinople pour négocier, il y fut contraint d'abdiquer, et Ani fut annexée à l'empire.
La domination byzantine ne dura pas. En 1064, le sultan seldjoukide Alp Arslan assiégea et prit Ani et, en 1065, Gaguik-Abas, dernier roi de Kars, céda son pays à Byzance. Seuls les petits royaumes du Syunik et du Lori subsistèrent plus longtemps. Après la chute du royaume bagratide, l'Arménie resta sans défense étatique propre face aux nouvelles invasions venues de l'est, et une partie de la population commença à émigrer vers l'ouest. Pourtant, les églises, forteresses et khatchkars de cette époque témoignent encore que les Xe et XIe siècles furent parmi les périodes les plus fécondes de l'architecture et de l'art arméniens.
