В эпоху раннего средневековья (IV—VI вв.) армянская архитектура вступает в новый этап своего развития. С утверждением феодализма и принятием христианской религии, ставшей идеологической основой новых социально-экономических и культурных отношений, появляются соответствующие им новые архитектурные формы. Архитектурная мысль начинает поиски новых идей и композиционных решений, появляются более передовые конструктивные средства и возможности использования камня как основного строительного материала (стена с бутобетонным ядром, пилон, свод, арка, купол и т. д.). Новые конструктивные формы, строительная техника и художественная выразительность знаменуют уже в IV—VI вв. новую ступень развития армянской архитектуры. Обогащаясь и совершенствуясь, армянская национальная архитектура уже в раннем средневековье достигает уровня классического искусства. Она приобретает своеобразный облик, ей присущи стилевые особенности, ясные и выразительные черты.
С самого начала образования феодальных отношений архитектура и градостроительство Армении вступили в новый этап. Античные армянские города переживали экономический упадок, своё значение сохраняли только Арташат и Тигранакерт. На историческую смену приходили Двин и Карин (Эрзурум). Строительство города Аршакаван царем Великой Армении Аршаком II не было закончено полностью.
Со становлением средневекового города и развитием оборонительных систем, а также с созданием новых инженерных и светских сооружений, начинается развернутое строительство отдельных храмов и крупных комплексов христианского культа. Христианство воплотило в жизнь новую архитектуру религиозных сооружений, которая изначально питалась традициями прежней, античной архитектуры. При этом усовершенствование и видоизменение зданий продольного типа сочетается с многосторонней разработкой темы центральнокупольных сооружений. В этот период создаются новые центры развития архитектурно-строительного искусства. Находясь в тесных контактах с архитектурой Сирии, Месопотамии и Византии, армянская архитектура IV—VII вв. заимствовала у них все, что было ей близко, родственно, что могло способствовать ее развитию (архитектурные детали, отдельные формы и мотивы), творчески переработала и обогатила их. В то же время армянская архитектура оказала довольно заметное влияние на архитектуру своих соседей.
Армянские церкви IV—V веков в основном являются базиликами (Касах, IV—V вв., Аштарак, V в., Ахц, IV в., Егвард, V в.). Некоторые базилики армянской архитектуры относятся к так называемому «западному типу» базиликальных церквей. Базилика представляет собой конструкцию из прямоугольной формы разделенная, как правило, на три части рядами колонн; центральная часть возвышается над остальными — нефами. Христианские базилики были порождены эллинским храмом. Хотя базилика проста по планировке и дизайну, иногда просто напоминает сарай, она имеет очень богатые возможности и может быть преобразован пристройкой боковых приделов, перекрытых изящными арками колоннад, резными деревянными потолками или многоцветными мозаиками в красивейшую базилику. Наиболее известны церкви Текора (V в.), Ереруйка (IV—V вв.), Двина (470 г.), Цицернаванка (IV—V вв.). Трёхнефная Ереруйкская базилика знаменует собою высшую точку в создании армянских церквей базиликального типа, Храм стоит на на 6-ступенчатом стилобате и сооружен предположительно на месте более раннего дохристианского храма. Сохранились также базилики Карнута (V в.), Егварда (V в.), Гарни (IV в.), Зовуни (V в.), Цахкаванка (VI в.), Двина (553—557 гг.), Талина (V в.), Танаата (491 г.), Джарджариса (IV—V вв.), Лернакерта (IV—V вв.), и т. д.. Сводчатая базилика, без купола, была для Армении чуждым типом и исчезла, как только сошло на нет греческое и сирийское влияние.
С V века базилики начинают сменяться купольными церквями с разными архитектурными выражениями. Из них выделаются купольные залы (Птхни, VI—VII вв.,Аручаванк, 661—666 гг.), купольные базилики (реставрированный Текор, 478—490 гг., Одзун, VI в., Мрен, 613—640 гг., Гаянэ, 630 г., Багаван, 631—639 гг.) а также триабсидные купольные базилики (реставрированный св. Григор Двина, 608—615 гг., большой храм Талина, VII в.) восходят к трехнефным базиликам.
Более разнообразны крестообразные центрально — купольные храмы VI—VII веков, в которых выражено стремление к сохранению целостности внутреннего пространства. Крестообразная композиция армянских храмов, символизирующая христианство, с особой наглядностью воплотилась в небольших купольных памятниках типа так называемого «свободного креста». Самый ранний и основной тип купольной армянской церковной постройки – это апсидо-контрфорсный, или нише-контрфорсный квадрат. Имея внутри крестообразный вид, этот тип имеет четыре главных осевых контрфорса и часто еще четыре, меньшего размера, по углам. Полукруглые ниши открываются в центре каждой из четырех сторон, причем восточная ниша позади алтаря служит апсидой. Купол, опирающийся на тромпы, перекрывает все центральное пространство. Данная архитектурная идея развита в церкви 588—597 гг. а Аване и достигла классического совершенства в церкви св. Рипсимэ (618 г.) и в ряде других похожих церквей (Гарнаовит, VI—VII вв., Таргманчац, VII в., Арамус, VII в., Сисаван, VII в., Арцваберд, VII в.). В них с максимальной ясностью и лаконичностью решены задачи взаимосвязи архитектурного плана, форм и перспективы, единства архитектурной идеи. Мастара (V—VI вв.), Артик (VII в.), Воскепар (VI—VII вв.) св. Тадеос Багарана (624—631), представляют тип четырёхабсидной крестообразной центрально — купольной церкви.
В VII в. армянская архитектура переживает период наивысшего расцвета, причем широкое развитие получает строительство центральнокупольных зданий. Эти храмы строились путем видоизменения и усовершенствования аналогичных сооружений предшествующей эпохи (купольная базилика, купольный зал, трехапсидный и четырехапсидный храмы и т. д.); одновременно создавались новые пространственно-объемные композиции (многообразные типы крестовидных центральнокупольных храмов, тетраконхи, ротондообразные сооружения, многоапсидные храмы и т. д.). Плановое и объемно-пространственное единство, ясные тектонические решения, архитектурные пропорции и большая эмоциональная выразительность значительной части этих памятников свидетельствуют о высоком уровне исторической армянской архитектуры.
Армянские архитекторы начинают широко применять такие архитектурные приемы, как тромп («восьмерик на четверике») и парусный свод. Тромп – это небольшой свод, представляющий собой половину усеченного конуса, помещенный в месте стыка стен или арок. Он позволяет перевести подкупольный квадрат в восьми-или шестигранник, на котором устанавливается основание купола. Тромп дает возможность возвести купол над квадратным центральным пространством крыши здания, причем напряжение приходится на внешние стены. При возведении парусного свода купол покоится на четырех угловых столбах (контрфорсах). .
Сооружение богатых дворцовых комплексов, светских и духовных, как и строительство оборонных, общественных и мемориальных уникальных памятников, сопровождается созданием многочисленных новых типов культовых зданий. Стремление к созданию новых типов крестообразных центракупольных церквей приводит к появлению в VII века шедевра армянской архитектуры эпохи — Звартноца (641—652 гг.). Звартноц отличается также декоративным принципом архитектурного построения. Среди первоочередных памятников армянской архитектуры VII века выделяется также Аручаванк, где некоторые время находился престол Армянской Апостольской церкви. В храме сохранились также следы древних фресок. Аручаванк особо примечателен своим купольным залом (16,95 м.—34,6 м.). К концу VI-го началу VII века относится один из наиболее совершенных памятником армянской раннесредневековой архитектуры — церковь Мастара. Храм является вариантом крестово-купольного храма, центрическим зданием с широким куполом (диаметр 11,2 метра) на тромпах и с выступающими извне 4 апсидами, имеет подчёркнуто пластическую выразительность.
Армянские зодчие выказали невероятную виртуозность в варьировании основного крестообразного рисунка здания. Иногда они удлиняли западный бочкообразный свод создавая в плане трилистник, неф с двумя приделами. Во второй половине VII века создается многоалтарный тип церквей (церковь Зоравара в Егварде, 661—685 гг., церкви Иринда, VII в., Арагаца, VI в.). Одновременно в V—VI вв. разрабатывается стиль маленьких церквей с крестообразным планом. Совершенствуясь в VI—VII веках, этот стиль проявился в целом ряде храмов и церквей, из которых наиболее известны аштаракский Кармравор (VI в.), св. Степанос в Коше (VII в.), малый храм Талина (VII в.), св. Саркис в Бджни (VII в.) а также церкви в Агараке (VII в.), Алмана (637 г.), Арзни (VI в.), св. Ншан в Дзагаванке (VII в.), Манканоц св. Сион в Ошакане (VII в.), св. Степанос Лмбатаванка (VI в.) и т. д.. Последний — крестообразная купольная базилика с восьмигранным барабаном и тромповым переходом. В церкви сохранились также ценнейшие остатки раннесредневековой армянской фресковой живописи.
Архитектура светских зданий развивалась самостоятельно. Два дворца Двина (V и VII века), дворец Звартноца (VII в.) и два дворца Аруча (VII в.) отличаются единством композиционного решения плана — центральное место в них занимают колонные залы. Разные типы светских зданий представлены обнаруженными в Двине жилыми домами, общественными и другими зданиями. Монументальные памятники VI—VII вв., «пропагандирующие» крест, — хачкары — приходят на смену деревянным крестам, которые были распространены в Армении в первые периоды христианства. Каменные «крылообразные» хачкары характерны для раннего периода развития малой архитектуры хачкарного искусства.
В Эчмиадзинском соборе, в церкви св. Григора в Двине, в Звартноце обнаружены памятники мозаичного искусства. Полностью сохранилась мозаика VI века в армянской церкви св. Иакова в Иерусалиме (с армянскими надписями). Раннесредневековые фрески обнаружены в мавзолее Ахца, в базиликах Касаха, Ереруйка, Циранавор и т. д.
Архитектурная традиция строительства мавзолеев восходит к урартской и эллинистической эпохи. Среди древнейших мавзолеев этой эпохи известны мавзолей Аршакидов в Ахце (IV в.) и Григориса (489 г.) в Арцахе. Погребальни в мавзолее Аршакидов — подземные, погребальня Григориса — под главным алтарем церкви. Похожее строение имеют мавзолеи св. Рипсиме и св. Гаянэ (VII в.). Зовунийский мавзолей (V в.) расположен у стен небольшой часовни св. Вардан. Методы художественной выразительности архитектуры IV—VII веков адекватны принципам архитектуры и художественным-эстетическим представлениям, господствовавшим в ту эпоху. В основе образного представления лежали взаимосвязанные решения архитектурного плана и перспективы, ясное совершенство форм и фасадов, пропорциональная гармония, правильные механизмы выражения архитектоники. Возведение стен из разноцветных камней (что, кроме конструктивного, имело также художественное значение) являлось одной из характерных черт архитектуры данной эпохи. Стремлением к внешней и внутренней лаконичности обусловлено ограниченное использование декоративных элементов. Они были призваны в основном подчёркивать формы окон и входов, пластически обогащать некоторые части стен и расчленять плоскости фасадов.