15 января 1990 года было введено чрезвычайное положение. В Нагорный Карабах и Шаумяновский район были введены части внутренних войск. С этого момента, по утверждениям армян, их положение резко ухудшилось, так как режим чрезвычайного положения осуществляли также и азербайджанские формирования, сознательно стремившиеся сделать жизнь армян в НКАО невыносимой. Однако боевым столкновениям чрезвычайное положение не мешало: за это время армянские боевики провели свыше 200 операций.
На армяно-азербайджанской границе фактически начались боевые действия. Так, по армянским данным, к июню 1990 года численность «фидаинов» на территории Армении составляла около 10 тысяч человек. На их вооружении находились до 20 единиц бронетехники (БТР и БРДМ), около 100 ракетных установок, несколько десятков минометов, более 10 вертолетов.
Кроме того, в Армении был сформирован полк спецназа МВД (сначала 400 бойцов, в дальнейшем разросся до 2700). Сопоставимыми силами располагали и азербайджанские формирования, организовавшиеся прежде всего так называемым Народным фронтом Азербайджана (НФА).
В середине января 1990 года азербайджанские экстремисты устроили в Баку новые погромы остававшихся армян (к этому времени их осталось около 35 тысяч человек). Москва не реагировала несколько дней, пока не возникла угроза органам власти. Лишь после этого части армии и внутренних войск жестко подавили НФА. Эта акция привела к многочисленным жертвам среди гражданского населения Баку, пытавшегося помешать вводу войск.
В апреле — августе 1991 года части Советской Армии совместно с азербайджанским ОМОНом проводили акции по разоружению карабахских селений и насильственной депортации их жителей в Армению (операция «Кольцо»). Таким образом было депортировано 24 деревни. Однако после 22 августа всякое воздействие Москвы на события в Карабахе прекратилось. Карабахские армяне, создавшие собственные «отряды самообороны», и Азербайджан, имевший в тот момент в своем распоряжении лишь милицию и ОМОН, оказались один на один друг против друга. 2 сентября 1991 года карабахские армяне провозгласили создание Нагорно-Карабахской Республики (в составе СССР). В ноябре 1991 года Верховный Совет Азербайджана принял постановление о ликвидации автономии НКАО. Со своей стороны, армяне провели 10 декабря референдум о независимости и официально провозгласили создание независимого государства. Началась война, впоследствии переросшая в войну между Азербайджаном и Арменией.
К концу 1991 года армяне в Карабахе имели до 6 тысяч бойцов (из них 3500 местных, остальные — «фидаины» из Армении), сведенных в «Силы самообороны НКР» (впоследствии «Армия обороны НКР») и подчиненных Комитету обороны. Эти силы значительно пополнили свои арсеналы за счет имущества выводимого 88-го полка внутренних войск МВД СССР и остававшегося некоторое время в Карабахе 366 мотострелкового полка.