13 февраля 1988 года в Степанакерте состоялся первый митинг с требованием передачи Нагорно-Карабахской автономной области Армении. Спустя неделю митинговали уже тысячи человек. 20 февраля Народный Совет депутатов НКАО принял постановление (в форме обращения к Верховным советам СССР, Армении и Азербайджана) с просьбой об объединении области с Арменией. Это вызвало негодование азербайджанцев. С этого момента события отчетливо приобрели характер этнополитического конфликта. Азербайджанское население Нагорного Карабаха начало объединяться под лозунгами «наведения порядка».
22 февраля под Аскераном, на шоссе Степанакерт — Агдам, произошло столкновение между армянами и двигавшейся в Степанакерт толпой азербайджанцев. В ходе этого столкновения, которое стоило армянам примерно 50 раненых, были убиты двое азербайджанцев. Первый был убит азербайджанским милиционером, второго сразил выстрел из охотничьего ружья одного из армян. Это вызвало массовые демонстрации в Ереване. Число митингующих к концу дня достигло 45–50 тысяч человек. В эфире программы «Время» решение областного совета НКАО было названо инспирированным «экстремистскими и националистически настроенными лицами». Такая реакция центральных средств массовой информации лишь усилила негодование армянской стороны. 26 февраля 1988 года митинг в столице Армении собрал почти 1 миллион человек. В тот же день начинаются первые митинги в Сумгаите (в 25 км к северу от Баку).
27 февраля 1988 года, выступая по Центральному телевидению СССР, заместитель Генерального прокурора А.Ф. Катусев (находящийся тогда в Баку) упомянул о национальности убитых в столкновениях под Аскераном. В последующие часы в Сумгаите начался армянский погром, продлившийся три дня. Точные цифры погибших спорны. Официальное расследование сообщило о 32 убитых — 6 азербайджанцев и 26 армян. Армянские источники указывают на то, что эти данные были многократно занижены. Сотни человек были ранены, огромное количество подверглось насилию, пыткам и издевательствам, многие тысячи стали беженцами. Своевременного расследования причин и обстоятельств погромов, установления и наказания провокаторов и непосредственных участников преступлений не было проведено, что, несомненно, привело к эскалации конфликта. На судебных процессах убийства квалифицировались как убийства из хулиганских побуждений. Государственный обвинитель В.Д. Козловский заявил, что наравне с армянами в Сумгаите пострадали и представители других национальностей. По делу было осуждено около восьмидесяти человек. Один из осужденных, Ахмед Ахмедов, был приговорен к смертной казни.
Сумгаитский погром вызвал бурную реакцию армянской общественности: в Армении начались митинги, на которых звучали требования в должной мере осудить погромы в Сумгаите и опубликовать полный список жертв, а также принять решение о воссоединении НКАО и Армянской ССР.
Московские армяне активно поддержали решение соотечественников об отделении от Азербайджана и на армянском кладбище возле церкви «Сурб Арутюн» стали проходить еженедельные организованные митинги с требованием удовлетворить просьбу карабахских земляков и привлечь к ответственности организаторов сумгаитской трагедии.
Осенью 1988 года возобновились нападения на армян в Азербайджане, сопровождавшиеся их изгнанием в Армению. Наиболее крупные армянские погромы произошли в Баку, Кировабаде (Гяндже), Шемахе, Шамхоре, Мингечауре, Нахичеванской АССР. Аналогичным нападениям и насильственным депортациям подверглись и азербайджанцы, проживавшие в Армении (было убито 216 азербайджанцев, включая 57 женщин, 5 младенцев и 18 детей разного возраста; по армянским источникам, число убитых азербайджанцев не превысило 25 человек).
В результате погромов к началу 1989 года из Армении бежали все азербайджанцы и значительная часть курдов, из Азербайджана — все армяне, кроме проживавших в Нагорном Карабахе и отчасти в Баку. В НКАО с лета происходили постоянные вооруженные столкновения, а власти области отказались подчиняться Азербайджану. Была создана неформальная организация — так называемый комитет «Крунк», который возглавил директор Степанакертского комбината стройматериалов Аркадий Манучаров. Его заявленные цели — изучение истории края, его связей с Арменией, восстановление памятников старины. На деле комитет взял на себя функции организатора массовых акций. В Степанакерте прекратили работу почти все предприятия, каждый день проводились шествия по улицам города и массовые митинги. Из Армении в Карабах ежедневно приезжали сотни людей. Между Степанакертом и Ереваном был организован воздушный мост, а число авиарейсов порой доходило до 4–8 в день.
12 июля областной Совет принял постановление о выходе из состава Азербайджанской ССР. В январе 1989 года Москва частично вывела НКАО из-под управления Азербайджана, введя там режим чрезвычайного положения и создав Комитет особого управления во главе с А.И. Вольским. В Ереване были арестованы члены «Комитета Карабах» во главе с будущим президентом Армении Левоном Тер-Петросяном.
28 ноября 1989 года Карабах был возвращен под фактическую власть Азербайджана: вместо Комитета особого управления был создан Организационный комитет, подчиненный ЦК Компартии Азербайджана. Оргкомитету была подчинена комендатура района чрезвычайного положения. Со своей стороны, 1 декабря 1989 года объединенная сессия армянского Верховного Совета и областного совета НКАО провозгласила объединение Нагорного Карабаха с Арменией.
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.
