W 1805 roku przywódcy Chanatu Karabachskiego i Imperium Rosyjskiego podpisali w Kürəkçay traktat, na mocy którego chanat miał przejść pod zwierzchnictwo rosyjskie w zamian za nienaruszenie prawa następców władcy karabachskiego do zarządzania wewnętrznymi sprawami kraju, jednak jeszcze w tym samym roku strona rosyjska odstąpiła od umowy, podejrzewając drugą stronę o nielojalność. W 1813 roku Persja przekazała obszar Chanatu Karabachskiego Imperium Rosyjskiemu w oparciu o zapisy traktatu z Gülüstanu. W 1822 roku Chanat Karabachski został zlikwidowany. Cztery lata później jego obszar został włączony do obwodu kaspijskiego, a w 1876 roku wszedł w skład guberni jelizawietpolskiej. W okresie przynależności do Imperium Rosyjskiego na terenie Górskiego Karabachu osiedlało się wielu Ormian, przy jednoczesnym opuszczaniu tych terenów przez Azerów, Kurdów i Lezginów.
W czasie I wojny światowej o tereny Kaukazu walczyły ze sobą Imperium Osmańskie i Imperium Rosyjskie. W listopadzie 1917 roku na Kaukazie Południowym powstał niezależny od centralnych władz rosyjskich rząd. W kwietniu następnego roku Gruzini, Ormianie i Azerowie utworzyli wspólne państwo, Zakaukaską Demokratyczną Republikę Federacyjną.