В апреле 1920 года советская Красная армия вторглась в Азербайджан и Армению, положив конец независимости обеих стран, а затем в феврале-марте 1921 года — в Грузию. Однако боевые действия продолжались в Зангезуре, где армянские силы провозгласили Республику Горная Армения и продолжали сражаться против большевиков вплоть до своего поражения в июле 1921 года. Кавбюро было поручено провести границы между тремя бывшими независимыми республиками Кавказа. Армянский контроль над Зангезуром был подтверждён в конце 1920 года. В марте 1921 года Нахичевань, несмотря на то, что ранее она была обещана Армении, был отдана Азербайджану, отчасти по настоянию Турецкой Республики согласно Московскому договору. 3 июня 1921 года Кавбюро приняло решение о включении Нагорного Карабаха в состав Армении, однако споры между армянскими и азербайджанскими делегатами по этому вопросу продолжались. 4 июля состоялось заключительное заседание Кавбюро по урегулированию этого вопроса, на котором было подтверждено ранее принятое решение о включении Нагорного Карабаха в состав Армении. Однако на следующий день это решение было отменено, и Нагорный Карабах был оставлен в составе Азербайджана при условии предоставления первому статуса автономной области. Точные причины внезапной перемены решения остаются неясными: некоторые исследователи считают, что на это повлиял Иосиф Сталин, тогда как другие (например, историк Арсен Сапаров) указывают на то обстоятельство, что итоговое заседание совпало по времени с победой советских войск в Зангезуре и поражением Республики Горная Армения, после которой азербайджанцы смогли более настойчиво выдвигать свои требования, а у советских властей не было особого стимула умиротворять армянскую сторону.