Ved Sovjetunionens oppløsning i 1991 var området en autonom del av Aserbajdsjan. Imidlertid var området dominert av en armensk befolkning (76 %). Med moralsk og materiell støtte fra Armenia startet en bevegelse for å få området overført til Armenia. Dette resulterte i en folkeavstemning 10. desember 1991 i Nagorno-Karabakh og naboregionen Shahumian. Et stort flertall stemte for uavhengighet fra Aserbajdsjan, men avstemningen ble boikottet av det aseriske mindretallet (23 %) av befolkningen. Avstemningen ble fulgt av en erklæring om uavhengighet fra Aserbajdsjan som "Republikken Nagorno-Karabakh". Den økende spenningen i området førte til voldsaksjoner mot armenere i Aserbajdsjan og aserier i Armenia, noe som resulterte i forflytning av store mengder aserier i armenske områder og armenere i aserbajdsjanske områder (bortsett fra Nagorno-Karabakh). Det beregnes at rundt 800 000 mennesker er på flukt i eller fra området. En av de mest blodige hendelsene i denne konflikten skjedde februar 1992, da armenske soldater massakrerte 613 sivile aserier, hvorav 108 var kvinner og 63 var barn, i byen Khojali. Hendelsen er kjent som Khojalymassakren.