Odtąd Armenia pełniła rolę państwa buforowego między Rzymem a Partią. Jeden z kolejnych cesarzy rzymskich, Trajan, rozpocząwszy wojnę z Partią ogłosił Armenię rzymską prowincją (117 r.), lecz jego następca, Hadrian, nakazał legionom odwrót za Eufrat.
Na poły wasalne stosunki między Persją a Armenią zmieniły się we wrogie, kiedy w Arsacydzi zostali obaleni przez Sasanidów. Władca Armenii, Chosroes, przez długie lata wojował z Ardaszirem (Artakserksesem), założycielem nowej dynastii perskiej. W połowie III wieku Ardaszir podporządkował sobie całą Armenię.
Przyjęcie chrześcijaństwa W 286 r. z poparciem rzymskim na ormiański tron wstąpił syn Chosroesa, Tiridates Wielki, za rządów którego w Armenii rozpowszechniło się chrześcijaństwo. Ważną rolę w przyjmowaniu nowej religii odegrał św. Grzegorz Oświeciciel, który został pierwszym katolikosem Kościoła Ormiańskiego (302–326). Początkowo chrześcijanie byli prześladowani, jednak kiedy w 301 r. Tiridates się ochrzcił, zyskała status religii państwowej i wyparła tradycyjne wierzenia ormiańskie, powiązane z religią irańską. Proces ten nie zawsze przebiegał pokojowo.