Положение Аршака усложнилось после того, как римский император Иовиан заключил мир с персами, уступив им Месопотамию.
Кроме того, он обязался не вмешиваться в дела Армении. Оказавшись перед угрозой персидского нашествия, проримская партия и се вождь Васак Мамиконян примирились с царем, по персы все же вторглись в Армению. Они разрушили Тигранакерт и ряд других важнейших городов, заняли западные области страны. Но в битве на Араратской равнине войска Васака Мамиконяна нанесли им тяжелое поражение. Последующие набеги персов не имели успеха, так как армянская конница каждый раз одерживала над ними верх. Тогда сасанидский царь Шапур II решил действовать хитростью. В 367 году он под предлогом заключения мира призвал к себе в Ктесифон Аршака II и Васака Мамиконяна, где их пленили.
Васак впоследствии был убит, а Аршак II умер в «замке забвения» в Хузистане. На этот раз персы беспрепятственно захватили Армению. В наиболее важных пунктах они поставили свои гарнизоны, обложили население непосильными податями, проводили кровавые репрессии. Все это привело к тому, что даже многие иранофилы из нахараров перешли на сторону проримской партии. В Армении началась настоящая народная война. Гарнизоны крепостей упорно сопротивлялись персам, особенно долго боролись воины Антагерса — крепости, которую персам удалось взять лишь через год осады. Армения подверглась страшному опустошению, население городов в массовом порядке угонялось в Персию. Тех, кто сопротивлялся, убивали, детей бросали под ноги боевым слонам. Все это привело к упадку городов, ремесла и торговли.
В самый разгар вторжения персов в Армению в 69 году сюда явился с римскими войсками наследник Аршака II Паи. Ему удалось после кровопролитной войны изгнать мерсов.
После одержания победы Пап и спарапет Мушел Мамиконян победоносно вступили в Арташат. Шапур не желал примириться со своим поражением. Весной 371 года он снова начал войну против Армении и Грузии, но его удалось разбить с помощью отряда, который прислали на помощь римляне. Шапур вынужден был признать Папа царем Армении. Персидская агрессия была временно приостановлена.
Царь Пап стал продолжать политику своего отца. Как и Арташат II, он стремился к укреплению царской власти. Конница, которая находилась в его распоряжении была увеличена в 9 раз (с 10 тыс. до 90 тыс. человек). Кроме этого, он всячески пытался поднять благосостояние страны. При нем велось активное строительство. С помощью Мушела Мамиконяна и нового войска он без труда подавил мятеж нахараров и вновь подчинил царской власти окраинные земли.
Еще более решительно повел он себя по отношению к церкви, которая в условиях непрестанной борьбы между нахарарами превратилась в мощную независимую силу. Этому способствовала наследственность епископских должностей. Церковь владела обширными земельными владениями, с которыми не могли сравниться владения ни одного нахарара. Кроме того, армянская церковь поддерживала тесные связи с христианской церковью Римской империи, а через нее — с императорским двором.
Для того, чтобы сломить могущество архиепископа, царь Пап лишил Григоридов права на те должности, которыми они пользовались свыше 70 лет. Кроме того, Пап стремился изолировать армянскую христианскую церковь от христианской церкви Римской империи. Именно со времени его правления берет начало самостоятельность армянской церкви. Ее глава отныне стал называться католикосом. У церкви было конфисковано пять седьмых ее земель, были упразднены десятины, что принесло облегчение крестьянам и нанесло удар по благосостоянию церкви, более того, царь Пап повел ожесточенную борьбу с монашеством. Он закрыл большинство монастырей, заставлял монахов работать и значительно сократил общую численность духовенства. Все эти мероприятия, проведенные Папом, способствовали укреплению царской власти в Армении.
Почувствовав свою силу, Пап стал проводить опасную политику. Несмотря на то, что он пришел к власти с помощью римлян, Пап стал поддерживать отношения с Шапуром II. Таким образом он хотел еще более укрепить независимость Армении. Но подобная политика вызвала резкое недовольство нахараров и римлян, которыми он был убит в 374 году при содействии земельных магнатов.
После убийства царя Папа вновь возобновилась борьба Рима и Персии за влияние в Армении. Но теперь в этой борьбе активно участвовали и нахарары. В результате почти пятнадцатилетней войны Армения была разделена между Римом и Персией по договору 387 года. Согласно ему окраинные области Армении были присоединены к владениям соперничавших государств. Оставшаяся «Срединная страна» также была разделена. Но в обеих ее частях продолжали править вассальные цари, которые зависели от Римской империи и Персии в таком соотношении: 4/5 достались Персии, 1/5 — Риму. Царская власть продолжала существовать в римской Армении до 391 года, а в персидской — до 428 года. После этого власть над Арменией окончательно перешла в руки нахараров, которые опирались на иноземные владычества.
Эпоха III — IV веков н. э. явилась переходным периодом для армянской культуры, в которой нашли отражение социальные сдвиги, произошедшие внутри страны. Наибольшее значение в культуре армянского народа теперь стало играть христианство. Но наиважнейшим событием в развитии новой культуры стало возникновение письменности. Армянский алфавит был изобретен на рубеже IV и V веков. Его создателем был Месроп Маштоц (361 — 440 гг.) — сын свободного крестьянина из Тарона. Его алфавит был создан на основе греческого. Однако число букв было увеличено до 36 вместо 24. Он был основан на тонком понимании фонетики языка, для которого создавался. Алфавит Маштоца существует до сих пор почти без изменений. Армения получила систему письма, которая не только отличалась от иранской, но и была более доступной, чем иранская, которая вследствие своей сложности могла быть понятна лишь профессиональным писцам. Отчасти этим объясняется богатство армянской литературы по сравнению со среднеперсидской. На основе армянской письменности сложился классический язык армянской литературы — грабар, который оставался нормой армянского литературного языка до начала IX века.
В IV веке н. э. в Армении были созданы школы, где преподавались греческий и сирийский языки. Армяне ездили учиться в Антиохию и Эдессу. В V веке в армянских школах было введено преподавание на родном языке. Эти школы предназначались в основном для духовенства, но все же они способствовали расширению грамотности и среди простого народа, о чем свидетельствует пример того же Месропа Маштоца.