Ermənistandan fərqli olaraq, Azərbaycan tərəfinin bu məsələdə təhdidləri ciddi nəticələrə gətirə bilməzdi, çünki artıq öz silahlı qüvvələrinə malik olmayan Bakı onun üçün ən vacib məsələnin – respublikanın ərazi bütövlüyünün bərpası məsələsində yalnız Sovet Rusiyasına arxalana bilərdi. Rusiya isə Ermənistanı da tutmaq və bu işi, habelə digər planlarını asanlıqla başa gətirmək məqsədilə Azərbaycan torpaqlarını ona «bağışlamağa» başladı. Beləliklə Azərbaycanda Sovet hakimiyyətinin qurulması Ermənistanın Qarabağa və Zəngəzura ərazi iddiaları məsələsini gündəlikdən çıxarmadı.
Bu dövrdə Sovet Azərbaycanının Ermənistan-Azərbaycan ərazi münaqişəsi ilə bağlı mövqeyinin formalaşmasında əsas rolu Rusiya Kommunist bolşevik partiyasının Qafqaz bürosunun katibi Qriqori Orconikidze oynayırdı. Sovet Rusiyası Xalq Komissarları Sovetinin sədri V.Leninin imzası ilə 1920-ci ilin iyununda Orconikidzeyə Sovet Azərbaycanının daxili və xarici siyasətinə rəhbərlik həvalə edilmişdi. Beləliklə, faktiki olaraq N.Nərimanovun rəhbərlik etdiyi Azərbaycan hökuməti Ermənistanla danışıqlarda bilavasitə iştirakdan uzaqlaşdırılmışdı. 1920-ci ilin iyun-iyul aylarında RK(b)P Mərkəzi Komitəsinin Qafqaz bürosunun katibi Ordjonikidze ilə RSFSR xarici işlər komissarı Georgi Çiçerin arasında aparılan yazışmalar zamanı Ermənistan-Azərbaycan ərazi münaqişəsinin həlli məsələsində Moskvanın strategiyası müəyyən edildi. Moskvaya göndərilən teleqramlarda Orconikidze Azərbaycanın Qarabağ və Zəngəzur üzərində nəzarətinin saxlanmasını yerli ermənilərə muxtariyyətin verilməsi yolu ilə mümkün olduğunu bildirmişdi.
Çiçerin cavab teleqramlarında Orconikidzenin bu cür israrlı mövqeyini Azərbaycan kommunistlərinin millətçiliyini təşviq etmək kimi qiymətləndirmişdi. Çiçerin regional vəziyyətin daha uzunmüddətli perspektivdə inkişafını və qonşu Türkiyə ilə mürəkkəb ərazi və siyasi məsələlərin həllinin olacağını nəzərə alaraq, Ermənistanı özündən uzağa buraxmamaq üçün ona qarşı kompromis siyasət aparılmasının tərəfdarı idi. Onun fikrincə, bütün mübahisəli ərazilər, yəni Qarabağ, Zəngəzur və Naxçıvan bölgədə daha əlverişli siyasi konyuktura yaranana qədər Rusiya qoşunları tərəfindən hərbi nəzarətə götürülməli idi. Çiçerinin mövqeyi Moskvanın Qarabağ və Zəngəzurda Qırmızı Ordunun hərbi əməliyyatları ilə tamamlanan gələcək diplomatik addımlarında həlledici oldu. Onu da qeyd etmək lazımdır ki 1920-ci ilin aprelində Azərbaycanın sovetləşməsindən sonra yeni hakimiyyət orqanları 1919-cu ildə Azərbaycan Xalq Cümhuriyyəti tərəfindən yaradılmış Qarabağ general-qubernatorluğunu ləğv edərək 1920-ci ilin mayında keçmiş qubernatorluğun sərhədləri daxilində səlahiyyətləri yayılan Qarabağ İnqilab komitəsini yaratdı. Onun sədri Dadaş Bünyatzadə idi. Lakin Qarabağ İnqilab komitəsi Dro (Drastamat Kanayan) dəstələrinin, daha sonra isə Njde (Qaregin Njde) dəstələrinin nəzarətində olan qərbi Zəngəzura nəzarət etmirdi. Qəzanın müsəlman hissəsində hakimiyyət bolşevik inqilab komitəsi ilə erməni dəstələrinə qarşı mübarizə aparan keçmiş Qarabağ general-qubernatoru X.Sultanovun qardaşı Sultan bəy Sultanov arasında bölünmüşdü. Qırmızı Ordunun S.Sultanovla bağlı hərbi hesabatlarında bildirilirdi ki, “o, müsəlmanlar arasında ən kasıb təbəqəyə həssaslığına, xalqına sədaqətinə və Andranik, Amazasp və Dro dəstələrinin Zəngəzur sərhədlərinə girməsinin qarşısını alan silahlı dəstələrə məharətlə rəhbərlik etdiyinə görə hörmət qazanıb”. Lakin ilk günlərdən Sultanov qardaşlarına münasibətdə bolşeviklər daha çox sinfi düşmən mövqeyi tutmuşdular. AK(b)P Siyasi və Təşkilat Bürosunun 18 sentyabr 1920-ci il tarixli qərarı ilə XI Qırmızı Ordunun Hərbi İnqilab Şurasına “Sultanovu və dəstəsini ləğv etmək” tapşırıldı. Zəngəzurun erməni bolşevikləri də Bakıya göndərdikləri teleqramlarda Sultanov qardaşlarını ləkələməyə, onları Müsavata xidmət etməkdə, ermənilərin qırğınında və daşnaklarla əlaqələrdə ittiham etməyə çalışırdılar. Bu vaxt, 1920-ci il avqustun əvvəlinə qədər Qırmızı Ordunun hərbi əməliyyatları nəticəsində Dronun dəstələri Zəngəzurdan Dərələyəzə sıxışdırıldı, Njdenin qüvvələri isə Ordubadın şimal hissələrində cəmləşmişdi. Eyni zamanda, 1920-ci il iyulun sonunda Qırmızı Ordunun Naxçıvana daxil olması Moskvaya bu hərbi uğurları real diplomatik addımlarla möhkəmləndirməyə əsas verdi. 10 avqust 1920-ci ildə Sovet Rusiyası ilə daşnak Ermənistanı arasında Tiflisdə mübahisəli ərazilərə (Qarabağ, Zəngəzur. Naxçıvan) sovet qoşunlarının yeridilməsini qanunlaşdıran müqavilə bağlanmışdı. Bu andan etibarən Zəngəzurun gələcək taleyi məsələsi həlledici mərhələyə qədəm qoydu. Ermənistanın xarici siyasətinin bütün nüansları barədə məlumatlı olan Moskva Antanta ilə ittifaqda olan bu respublika ilə əməkdaşlıq perspektivlərini real qiymətləndirirdi. Buna görə bolşevik rəhbərliyi daşnak Ermənistanına Azərbaycan torpaqları hesabına ərazilər vəd etməklə bölgədəki vəziyyətin Moskvanın xeyrinə dəyişməsinə nail olacağına çox şübhə ilə yanaşırdı.
Digər tərəfdən Ermənistan hökumətinin 1920-ci il sentyabrın sonunda Antantanın təhriki ilə Ankara hökumətinə qarşı başladığı hərbi əməliyyatlar zamanı türk qoşunlarının uğurlu əks-hücumları Rusiya diplomatiyasında onun üçün əlverişsiz siyasi nəticələrin mümkünlüyü ilə bağlı narahatlıq yaratmışdı. Hər şeydən əvvəl, Moskva qorxurdu ki, daşnak hökumətinin məğlubiyyəti təkcə Ermənistanında və Gürcüstanda deyil, həm də siyasi cəhətdən Moskvaya yaxın olan Sovet Azərbaycanında türk təsirini gücləndirə bilərdi. Lakin Kreml rəhbərliyi türk hücumunu dayandırmaq cəhdlərinin onun Ankara hökuməti ilə strateji anti-Antanta İttifaqının maraqları ilə ziddiyyət təşkil etdiyini də başa düşürdü. Buna görə də Moskva Ermənistanın sovetləşdirmək prosesini sürətləndirməyə başladı. Ermənistanın sovetləşməsi ərəfəsində İosif Stalin 4 və 9 noyabr 1920-ci il tarixlərində Bakıda Zəngəzur və Naxçıvanın gələcək taleyi ilə bağlı bir sıra açıqlamalar verdi. Onların mahiyyəti bu ərazilərin Sovet Ermənistanına vermək niyyətində idi.
Bu yolla Moskva Azərbaycan və Türkiyə arasında birbaşa sərhədlərin bağlanmasına çalışırdı. Bu planın real həyata keçirilməsi 1920-ci il noyabrın sonunda Ermənistanın sovetləşməsindən sonra başlandı. AK(b)P Mərkəzi Komitəsinin Siyasi Bürosunun və təşkilat Bürosunun 30 noyabr tarixli qərarı və Baksovetin 1 dekabr 1920-ci il tarixli bəyannaməsi ilə Zəngəzur və Naxçıvan Sovet Ermənistanına verilməsi bəyan olundu. Bu qərarlar RSFSR ilə Ermənistan SSR arasında 1920-ci il 2 dekabr tarixli müqavilənin 3 bəndindəbir daha təsbit edildi. Bu müqaviləyə əsasən İrəvan quberniyasının bütün əraziləri, o cümlədən Naxçıvan, həmçinin Zəngəzur qəzası Ermənistanın əraziləri kimi tanındı.
Zəngəzurdan fərqli olaraq, o vaxt türk qoşunlarının nəzarəti altında olan Naxçıvan məsələsində bolşeviklər tezliklə geri çəkilməli və onu 16 mart 1921-ci il tarixli Moskvada imzalanmış Sovet-Türkiyə müqaviləsi ilə Azərbaycan ərazisinin bir hissəsi kimi tanımalı oldular. AK(b)P MK Siyasi Bürosunun 30 noyabr qərarında Zəngəzur qəzasının bütövlükdə Ermənistana verilməsi nəzərdə tutulsa da, 1921-ci ilin yayında qəzanın ermənilər üstünlük təşkil etdiyi ancaq qərb hissəsi burada yuva salmış Njdenin quldur dəstələri Qırmızı Ordu tərəfindən məğlub edildikdən sonra Ermənistana birləşdirildi. İnqilabi Hərbi Şurası 1921-ci il iyulun 16-da Zəngəzurun tam ələ keçirilməsi və erməni-daşnak qalıqlarının İrana qaçması haqqında məlumatı təsdiq etdi. Bununla Zəngəzurun qərb hissəsinin Ermənistana birləşdirilməsi başa çatdı.
Zəngəzurun bir hissəsinin Ermənistana keçməsində Sovet Rusiyasının qüvvətli təzyiqi, Azərbaycan rəhbərliyində qeyri-milli qüvvələrin anti-Azərbaycan fəaliyyətləri başlıca rol oynadı. Bununla yanaşı dünya inqilabına, ifrat beynəlmiləlçilik ideyalara xidmət edən azərbaycanlı bolşevik rəhbərlərinin yanlış hərəkətləri Zəngəzurun bir hissəsinin itirilməsinin səbəblərindən sayıla bilər. Tezliklə bu addımın acı nəticələrini N.Nərimanov özü də dərk və etiraf etmişdi. O, V.Leninə 1921-ci ildə göndərdiyi məktubunda yazırdı: «Əgər Azərbaycanın müsəlman kommunistlərinin əksəriyyəti… millətçilik əhval-ruhiyyəsində olsaydı, inanın ki, Ermənistan Zəngəzuru almazdı». Nərimanovun Leninə digər bu məzmunlu məktubunda yenə də etiraf olunurdu: «Azərbaycan hətta siyasi mülahizələrə görə bunun mümkün olmadığı bir vaxtda belə Ermənistanın xeyrinə öz torpaqlarından imtina etmişdir».
1922-ci il 25 oktyabr tarixində Azərbaycan SSR Xalq Torpaq komissarlığı tərəfindən hazırlanmış bir arayışda Azərbaycanın sovetləşməsindən sonra sərhədlərində baş vermiş dəyişikliklər barədə məlumat verilirdi ki, keçmiş Zəngəzur qəzasından 405 min desyatin torpaq (4500 kv.km.) Ermənistana verilmişdi.
1921-ci ilin iyununda Ermənistan SSR Xalq Komissarları Soveti respublikanın 8 qəza və 33 sahədən ibarət olan ilk inzibati bölgüsünü təsdiq etdi. Az sonra Zəngəzur da doqquzuncu qəza kimi bu bölgüyə əlavə edilmiş və 2 qəzaya bölünmüşdü – Meğri və Zəngəzur qəzalarına. Bununla belə, Azərbaycan İnqilab Komitəsinin 19 may 1921-ci il tarixli dekretində Azərbaycan SSR ərazisində əhalinin siyahıyaalınması sənədlərində artıq Zəngəzur qəzasının adı yox idi. Əslində bu, Zəngəzurun Azərbaycan üçün tam unutdurulması üçün atılan bir addım idi. Hətta çox sonralar “Azərbaycan Sovet Ensiklopediyası” nəşr olunarkən dünyanın bir çox xırım-xırda bölgələri haqqında dəyər-dəyməz yazılar verilsə də, Zəngəzur qəzasının adı məhz bu məqsədlə həmin topluya daxil edilmədi.
1921-ci ilin yayında Zəngəzur qəzasının qərb hissəsi Ermənistan SSR-ə verildikdən sonra Şərq Zəngəzur Qubadlı və Cəbrayıl qəzalarının tərkibinə daxil olmuşdur. 1923-cü ildə Dağlıq Qarabağda qondarma erməni muxtariyyətinin yaranmasından sonra Şərqi Zəngəzur Cəbrayıl və Kürdüstan ( keçmiş Qubadlı qəzası) qəzalarının tərkibinə daxil edilmişdi. Zaqafqaziya Mərkəzi İcraiyə Komitəsinin 18 fevral 1929-cu il tarixli qərarı ilə Cəbrayıl qəzasının Şərqi Zəngəzur hissəsindən Nüvədi, Eynədzor və Tuqut kəndləri Ermənistan SSR-nin Mehri qəzasının tərkibinə verilmişdir. 1929-cu ildə qəzalar ləğv edildikdən sonra Şərqi Zəngəzur ərazisi Qarabağ dairəsinin tərkibinə daxil edilmişdir. 1930-cu ildə rayon bölgüsünə keçdikdən sonra Şərqi Zəngəzur ərazisində Laçın, Zəngilan və Kəlbəcər rayonları, 1933-cü ildə isə Qubadlı rayonu təşkil olunmuşdu.