С 66 г. Армения находилась в двойной зависимости — от рима и от Парфии. Зависимость от Рима была номинальной, а от Парфии — фактической. Если по отношению к Риму армянский царь считался «другом и союзником римского народа», то в системе державы Аршакидов Армения была одним из полусамостоятельных государств, которые управлялись представителями аршакидского дома, причём стояла в иерархии этих государств на втором или третьем месте. Практически парфянский царь назначал того или иного Аршакида царём Армении, а Рим утверждал его кандидатуру.
О царствовании Тиридата I после 66 г. известно очень мало. Он перенёс столицу из проримского Тигранакерта в пропарфянский Арташат, который был восстановлен с помощью данных Нероном ремесленников и переименован, впрочем весьма ненадолго, в Неронию. При Тиридате, в начале 70-х годов I в., аланы совершают грандиозный набег на Армению. Борьба Тиридата с аланами нашла отражение в армянском эпосе, отрывки которого сохранились у Мовсеса Хоренаци, где, однако, образ Тпридата слит с образом Арташеса I. Во времена Тиридата I Армения делилась на 120 префектур, или стратегий, под которыми следует разуметь армянские гавары (округа). Правители этих округов составляли армянскую знать (мегистаны, нобили и т. д. в античных источниках, по-армянски нахарары — от парфянского нахвадар).
История Армении при преемниках Тиридата также известна плохо; непосредственным преемником его был, видимо, Санатрук, правивший в конце I в.— начале II в.
Вскоре после смерти Санатрука произошло новое столкновение между Римом и Парфией. В 114 г. начался парфянский поход Траяна. Римское войско вступило в Армению, и в том же 114 г. она была обращена в римскую провинцию. В ней по образцу многих других восточных провинций Римской империи было даже создано местное объединение городов (койнон).
Однако Армения была римской провинцией очень недолго. Хотя войска Траяна в течение 115—116 гг. продвинулись далеко в глубь Парфии, успехи эти оказались весьма непрочными. В тылу римских войск начались восстания, и притом не только во вновь завоёванных областях, но и в старых римских провинциях, вплоть до Кипра и Киренаики. Восстала также и Армения.
Война была по существу проиграна Траяном. Его преемник Адриан вывел римские гарнизоны из завоёванных областей и вернулся к традиционной политике на
Востоке, покоившейся на договоре 63 г. В 60-х годах II в. н. э. начался новый конфликт между Римом и Парфией, который в конечном счёте привёл к победе Рима (так называемая парфянская война Луция Вера). В результате этих событий на армянском престоле утвердился римский ставленник Сохем.
В обстановке всё возрастающей самостоятельности царств, входивших в состав парфянского объединения. Армения во второй половине II в. становится почти независимой. Расширение римских владений в Месопотамии и завоевание римлянами Адиабены, которая в результате побед римского императора Септимия Севера была превращена в провинцию Ассирию, вбили клин между аршакидской Арменией и аршакидской Парфией. С другой стороны, и армянские цари, которым Рим не угрожал в такой степени, как раньше, стремились избавиться от контроля парфянских Аршакидов. Армянскому царю Валаршу II удалось добиться важного успеха во взаимоотношениях с Римом: из страны были выведены стоявшие здесь римские войска, взамен чего армянская конница, состоявшая из представителей знати, должна была участвовать в римских походах, получая субсидию от императора.
Положение несколько изменилось при римском императоре Каракалле, который обратил в провинцию зависимое царство Осроену и задумал то же самое относительно Армении. Обманом захватив Валарша II со всей его семьёй, он заключил его в оковы и отправил в Рим. В стране, однако, началось восстание, возглавленное сыном Валарша Тиридатом П. В это время Каракалла выступил в поход против Парфпи, но был убит одним из своих воинов; его преемник Макрин немедленно заключил мир, признав Тиридата царём Армении. Мир, навязанный Макрину, был последним успехом Парфии. Держава парфянских Аршакидов просуществовала только до 226 г.; с этого времени господство в Иране переходит к персидской династии Сасанидов. .Большое влияние оказала эта перемена и на Армению.
В результате возросших связей с Парфией в Армении несколько усиливается иранское влияние, в частности в области религии и языка. Вместе с тем аршакидская Армения испытывает большое влияние эллинистической культуры. Все местные надписи этого времени написаны на греческом языке. При дворе римского ставленника Сохема жил греческий писатель Ямблих (сириец по происхождению), один из видных представителей жанра позднеэллинистического романа. Культурные связи Армении с соседними арамейскими областями, Сирией и Месопотамией, продолжали укрепляться и в последующее время. Эллинистические влияния заметны и в армянском искусстве этого времени. Замечательным памятником античной архитектуры является храм, значительные остатки которого сохранились до наших дней среди развалин крепости Гарни (в 30 км от Еревана); постройка его датируется второй половиной I в.— первой половиной II в. н. э. О связях с греко-римской культурой свидетельствует и недавно найденная в Гарни мозаика I—II вв. н. э.