В 602/603 г., начав новую войну с Византией, шаханшах Хосров II занял Армению и упразднил католикосат в Аване. Католикос Авраам I созвал Собор в Двине, который предал анафеме грузинского православного католикоса Кириона и всех сторонников Халкидонского собора. Однако халкидонитство было слишком сильно в Армении, чтобы можно было победить его одними репрессивными мерами. В 630 г. при католикосе Езре на Каринском соборе в Армении халкидонские определения были приняты вновь. Католикос Нерсес III (641–661 гг.) провозгласил православный Символ веры в Двинской кафедральной церкви. В середине VII в. халкидонитство, как полагают исследователи, взяло верх в Армении, став господствующим вероисповеданием, и лишь в VIII в., после установления арабского правления и разрыва тесных связей Армении с Византией, армяне перешли к политике церковной самостоятельности. Окончательно разрыв с армянами-халкидонитами определился на Маназкертском соборе Армянской церкви (726 г.), тогда же окончательно было прервано общение Армянской и Грузинской церквей. Армяне-халкидониты начали переселяться в Малую Армению, Сирию, Месопотамию, Каппадокию, где издавна существовали православные армянские общины, получавшие всемерную поддержку со стороны Византии. В районах Армении, граничивших с Грузией, православные армяне попадали в каноническое подчинение Грузинской православной церкви. В областях Тайк (Тао) и Кларджк (Кларджети) большинство населения составляли армяне-халкидониты, которые в IX в. стремились оказывать влияние на возрождавшую армянскую государственность династию Багратидов. Из Сирии в Армению приезжал и обращался с проповедью к князю князей Ашоту I Багратуни Харранский епископ Феодор Абу Курра, известный поборник православия на Востоке, очевидно, призванный местными армянами-халкидонитами. Во второй половине IX в. Константинопольский патриарх Фотий I Великий (858–867, 877–886 гг.) вёл активную переписку с армянами, в том числе с князем князей Ашотом I и князьями области Тарон, приверженцами православия. В 862 г. эмиссар Фотия архиепископ Иоанн Никейский (Ваан Никийский) прибыл на Ширакаванский собор, где изложил догматы Халкидона. Материалы Ширакаванского собора Армянской церкви содержат анафемы тем, кто отрицает святость Халкидонского собора. Хотя подлинность этих актов исследователи считают сомнительными, они свидетельствуют об активности армян-халкидонитов. В X в. действия Константинополя, направленные на объединение с Армянской церковью, и даже намерение армянских иерархов в интересах антиарабской коалиции идти навстречу Византии засвидетельствованы в «Истории Армении» Ованнеса Драсханакертци, в частности, в его письме императору Константину VII Багрянородному (912–920 гг.). Уже в VI–VII вв. существовали епархии армян-халкидонитов в Малой Армении, входившей в состав Византии. В списках епископий Константинопольского патриархата (с начала X в.) приведены названия православных кафедр на армянских землях.