С 1236 года Армения находилась под властью монголов, а с середины XIII века вошла в состав государства Ильханов с центром в Иране. Монголы требовали покорности, войск и податей; после переписи 1254 года налоговое бремя стало очень тяжёлым. Вместе с тем часть армянских князей — Закаряны, Орбеляны, Прошяны, — служа ханам, сохранила свои владения, а купцы пользовались торговыми путями, пересекавшими монгольский мир. В конце XIII века Ильханы приняли ислам, положение христиан постепенно ухудшилось, а после 1335 года государство распалось.
В конце XIV века Армения стала ареной походов Тимура (Тамерлана). В 1386–1403 годах его войска несколько раз проходили через Армянское нагорье, разрушая города и сёла, убивая или уводя в плен множество людей. Эти бедствия описал современник событий историк Товма Мецопеци. После смерти Тимура страна перешла под власть туркменских племенных союзов — сначала Кара-Коюнлу, затем Ак-Коюнлу. Некоторые армянские князья и купцы и в это время сохраняли влияние, однако войны и грабежи продолжали опустошать край.
В эти тяжёлые века культурная жизнь сосредоточилась в монастырях. В XIII–XIV веках в университетах Гладзора в Вайоц-Дзоре и Татева в Сюнике преподавали богословие, философию и грамматику; в Татеве трудился знаменитый вардапет Григор Татеваци (1346–1409). В Васпуракане и в бассейне озера Ван продолжались переписка и украшение рукописей. В 1441 году собор, созванный в Вагаршапате, вернул престол Католикоса всех армян из Сиса в Эчмиадзин, где он находится и поныне, а в Сисе продолжал действовать Киликийский католикосат. В XV веке врач Амирдовлат Амасиаци, живший в Константинополе (Стамбуле), написал фармакологический словарь «Ненужное для неучей».
В начале XVI века в Иране утвердилось государство Сефевидов, а с запада расширялась Османская империя. Армения стала одной из главных арен длительных войн между двумя державами. По Амасийскому миру 1555 года страна была разделена: западная часть осталась за Османской империей, восточная — за Сефевидским Ираном. После новых войн Зохабский (Касре-Ширинский) договор 1639 года закрепил примерно ту же границу, которая в основном сохранялась и в последующие века. В Восточной Армении Ереван стал центром персидского бейлербейства, а в горах Арцаха и Сюника армянские мелики сохраняли местную власть.
Во время войны 1603–1605 годов шах Аббас I, отступая перед османским войском, применил тактику выжженной земли. В 1604 году он приказал насильственно выселить жителей Араратской равнины, Нахиджевана (Нахчывана) и соседних областей, в основном армян, чтобы противник ничего не нашёл в стране. Многие погибли при переправе через Аракс и в долгом пути. Число угнанных в источниках и исследованиях оценивается по-разному. Эти события подробно описал историк XVII века Аракел Даврижеци.
Жителей Джульфы переселили в окрестности сефевидской столицы Исфахана, где в 1605 году была основана Новая Джульфа. Шах предоставил им определённые привилегии, и джульфинские купцы создали обширную торговую сеть, которая благодаря торговле шёлком связывала Иран с Индией, Россией, Венецией и Амстердамом. В Новой Джульфе были построены церковь Вифлеема и собор Святого Спасителя (Ванк), в росписях которых сочетаются элементы армянского, персидского и европейского искусства, а в 1630-х годах здесь заработала первая в Иране типография. Тысячи хачкаров кладбища Старой Джуги (Джульфы), большинство которых было высечено в XV–XVI веках, были уничтожены в 1998–2006 годах.
В эти века значительная часть армянского народа жила за пределами родины — в Константинополе, Крыму, Польше, Италии и торговых городах Востока. Именно в диаспоре зародилось армянское книгопечатание: в 1512 году в Венеции Акоп Мегапарт издал первую печатную армянскую книгу — «Урбатагирк» («Пятничную книгу»). Во второй половине XVI века Абгар Тохатеци печатал книги в Венеции и Константинополе, а в 1666–1668 годах в Амстердаме Воскан Ереванци выпустил первую печатную армянскую Библию. В конце XVII века армянские деятели начали искать пути освобождения от иноземного владычества: в 1677 году в Эчмиадзине по инициативе католикоса Акопа Джугаеци состоялось тайное совещание, положившее начало новым освободительным замыслам.
