Tidlig i september 1920 gjennomførte Karabekir den første militære operasjonen mot Den demokratiske republikken Armenia. Det hadde vært mindre sammenstøt i Olti-regionen, men da de offensive aksjonene praktisk talt ikke medførte noen reaksjoner fra de allierte, iverksatte Karabekir en større offensiv 28. september da han sendte fire divisjoner over grensen til Armenia med mål om å erobret den strategisk viktige befestningen Sarikamish. Sarikamish falt den følgende dagen, og tyrkerne førte offensiven videre. Den armenske motstanden falt sammen i løpet av oktober, og tyrkerne erobret Kars 30. oktober og okkuperte Alexandropol, et viktig senter i den nye armenske republikken, 6. november. En våpenhvile ble inngått 18. november og forhandlinger ble gjennomført mellom Karabekir og den armenske utenriksministeren Alexander Khatisyan i byen. Til tross for at Karabekirs vilkår var veldig strenge, hadde ikke den armenske delegasjonen noe annet valg enn å godta disse. Karabekir satte sin signatur under fredsavtalen Alexandropoltraktaten, som ble undertegnet 2. og 3. desember 1920.