В середине 1980-х годов политика перестройки и гласности Михаила Горбачёва дала возможность открыто говорить о вопросах, которые долго замалчивались. В Армении к ним относились экологические проблемы — выбросы ереванских химических заводов и безопасность Мецаморской атомной станции, — но прежде всего вопрос Нагорного Карабаха. Большинство населения автономной области составляли армяне, которые десятилетиями жаловались на культурную и экономическую дискриминацию и хотели воссоединения с Арменией.
20 февраля 1988 года областной совет Нагорного Карабаха принял решение с просьбой передать область из состава Азербайджана в состав Армении. В Степанакерте и Ереване начались многотысячные митинги, а на Театральной площади Еревана, которая сегодня называется площадью Свободы, собирались сотни тысяч людей. Руководство движением взял на себя комитет «Карабах», большинство членов которого были учёными и представителями интеллигенции. Москва отвергла изменение границ.
27–29 февраля в азербайджанском городе Сумгаит произошли армянские погромы. По официальным советским данным погибли 32 человека, из них 26 армян, однако многие свидетели и исследователи считают, что реальное число было больше. Позднее насилие произошло в Гандзаке, называвшемся тогда Кировабадом, а в январе 1990 года — в Баку. Напряжённость и страх привели к массовому взаимному перемещению населения. По разным оценкам, до 1990 года около 350 тысяч армян покинули Азербайджан, а около 200 тысяч азербайджанцев — Армению.
7 декабря 1988 года в 11:41 на севере Армении произошло разрушительное землетрясение. Город Спитак был почти полностью разрушен, тяжёлый ущерб понесли Ленинакан (Гюмри), Кировакан (Ванадзор), Степанаван и десятки сёл. По официальным данным погибло около 25 тысяч человек, десятки тысяч были ранены, более полумиллиона остались без крова. Горбачёв прервал свой визит в США и прибыл в Армению, а из десятков стран прибыли спасатели, врачи и помощь. Многие здания не выдержали толчков, и последствия катастрофы ощущались долгие годы.
Через несколько дней после землетрясения члены комитета «Карабах» были арестованы и вывезены в Москву, но под давлением общественности в мае 1989 года освобождены. 1 декабря 1989 года Верховный совет Армянской ССР принял решение о воссоединении Армении и Нагорного Карабаха. В 1990 году состоялись первые свободные парламентские выборы, и в августе председателем Верховного совета был избран член комитета, историк Левон Тер-Петросян. 23 августа совет принял Декларацию о независимости, открывшую путь к независимой государственности.
В 1991 году кризис Советского Союза углубился. Армения не участвовала в мартовском всесоюзном референдуме о сохранении Союза. Весной и летом в ходе операции «Кольцо» советские и азербайджанские силы насильственно выселили жителей десятков армянских сёл Нагорного Карабаха и соседних районов, многие люди были убиты или арестованы. После провала попытки переворота в Москве в августе распад СССР стал неизбежным. 2 сентября областной совет Нагорного Карабаха и Шаумяновский районный совет провозгласили Нагорно-Карабахскую Республику.
На референдуме 21 сентября 1991 года более 99 процентов участников проголосовали за независимое демократическое государство вне СССР. 23 сентября Верховный совет провозгласил независимость Республики Армения, а 16 октября Левон Тер-Петросян был избран первым президентом страны. В декабре Советский Союз прекратил существование, и спустя около 70 лет Армения вновь стала независимым государством — правда, в тяжёлых условиях войны, блокады и разрушенной землетрясением экономики.
