Официально в учениях принимали участие 175 армянских военнослужащих и 85 солдат 101‐й воздушно-десантной дивизии армии США. По сведениям армянской печати, американцев было куда больше.
В это время Минобороны Азербайджана заявило о «наблюдаемой интенсификации военных провокаций» со стороны Армении. МИД Азербайджана заявил об увеличении военно-строительных работ вдоль неделимитированной государственной границы и в Нагорном Карабахе. Минобороны Армении отвергло данные обвинения.
Премьер-министр Армении Никол Пашинян и президент Франции Эммануэль Макрон обсудили по телефону вопросы, касающиеся обстановки в регионе.
Министерство обороны Армении сообщило о случившемся обстреле армянских позиций Вооруженными силами Азербайджана в ночь с 9 на 10 сентября. Согласно пресс-службе Министерства обороны Азербайджана, один военнослужащий получил ранение в результате взрыва противопехотной мины.
По сообщению азербайджанского новостного агентства «Report.az», в ночь с 18 на 19 сентября 2023 г. в Ходжавенском районе на противотанковой мине подорвался грузовик, в результате чего погибли находившиеся в нём сотрудники госагентства автодорог Азербайджана Самир Садыхов и Фархад Гулиев.
В совместном релизе Службы госбезопасности, МВД и Генпрокуратуры Азербайджана было заявлено, что через полчаса после инцидента рано утром 19 сентября четверо сотрудников МВД Азербайджана, направлявшихся к месту взрыва, также погибли при подрыве на мине в этом же районе.
Этим же утром азербайджанская сторона обвинила армянскую в обстреле своих позиций на агдамском направлении и сообщила о ранении своих солдат. В НКР же эти обвинения отвергли.
Сообщая о начале военной операции и говоря о её причинах, Министерство обороны Азербайджана напомнило о случаях подрывов на минах 19 сентября, в результате которых погибли шесть человек.
19 сентября Азербайджан начал широкомасштабное военное наступление в Нагорном Карабахе. Целью военной операции Министерство обороны Азербайджана назвало «пресечение широкомасштабных провокаций в Карабахском экономическом районе», «разоружение и вывод формирований вооружённых сил Армении» с территорий Азербайджана, «нейтрализацию их военной инфраструктуры», «обеспечение безопасности» вернувшегося в регион азербайджанского мирного населения, гражданских служащих и военнослужащих, а также «восстановление конституционного строя Азербайджанской Республики».
Находящийся в Нагорном Карабахе бывший госминистр НКР Рубен Варданян сообщил о массированном артиллерийском обстреле со стороны ВС Азербайджана.
Азербайджан, с одной стороны, атаковал силы противника при помощи авиации и артиллерии, без потерь для себя выводя из строя их живую силу и технику, с другой — осуществил наступление по суше, создавая угрозу разгрома наземных сил и вынуждая обороняющихся быстро расходовать боекомплект, который нечем было пополнять.
В первые же часы операции Вооружённые силы Азербайджана взяли под контроль воздушное пространство, подавив системы противовоздушной обороны армянских сил.
В Степанакерте, по словам очевидцев, царила паника. Омбудсмен НКР Гегам Степанян сообщил, что с момента начала боевых действий со стороны ВС Азербайджана в непризнанной республике пострадало 11 мирных жителей и 2 погибли, среди них 1 ребёнок.
Развёрнутый в Нагорном Карабахе российский миротворческий контингент от конфликта дистанцировался, занимаясь эвакуацией жителей Карабаха из приграничных сёл. Комментируя требование Армении о вмешательстве российских миротворцев, официальный представитель МИД России Мария Захарова заявила: «А как насчёт признания Ереваном Нагорного Карабаха частью Азербайджана?»
20 сентября начальник пресс-службы Минобороны Азербайджана Анар Эйвазов заявил на брифинге, что утром ВС Азербайджана уничтожили воинскую часть в селе Тонашен на севере Нагорного Карабаха, в качестве трофеев захватив шесть военных автомобилей «Урал» с боекомплектами к миномётам и четыре миномёта. По его словам, азербайджанские военнослужащие доносят до местного населения листовки с призывами «не приближаться к подразделениям армянских вооружённых сил и не поддерживать их».
Информационный центр НКР заявил, что её власти приняли предложение российских миротворцев о прекращении огня с 13.00 (9 утра по Гринвичу) 20 сентября 2023 г. В заявлении также сообщается о полном разоружении армии Карабаха и выводе тяжёлой техники с территории непризнанной республики и о том, что 21 сентября на встрече в городе Евлахе будут обсуждаться вопросы Баку «о реинтеграции, обеспечении прав и безопасности армян Нагорного Карабаха, а также вопросы обеспечения жизнедеятельности населения Нагорного Карабаха в рамках Конституции Азербайджана».
Министерство обороны Азербайджана подтвердило готовность приостановить бои, если НКР сдаст всё вооружение и тяжёлую технику, военнослужащие («включая военных ВС Армении») сложат оружие и уйдут с боевых позиций.
НКР приняло соглашение о прекращении огня, поскольку международное сообщество не смогло «остановить войну и урегулировать ситуацию». По заявлению лидера Армении Никола Пашиняна, в Нагорном Карабахе отсутствуют Вооружённые силы Армении.
В распространенном Минобороны РФ документе отмечается, что реализация договоренностей о прекращении огня будет осуществляться в координации с командованием российским миротворческим контингентом.
По данным Минобороны Азербайджана, до достижения договоренности о приостановлении боевых действий азербайджанские военные взяли под контроль более 90 боевых позиций армянских формирований.
Вскоре после вступления в силу согласованного режима прекращения огня стрельба возобновилась. Несколько городов продолжали находиться под артиллерийским обстрелом Азербайджана.
21 сентября через сутки после начала режима прекращения огня он был нарушен. МВД НКР заявило, что азербайджанские военные, нарушив соглашение о прекращении огня, обстреливают Степанакерт «из разных видов стрелкового оружия».
21 сентября в Евлахе завершились переговоры представителей НКР и Азербайджана, на фоне которых, по данным НКР, в Степанакерте возобновилась стрельба. Азербайджанскую сторону представляли назначенный «ответственным лицом по контактам с армянскими жителями Карабаха» Рамин Мамедов, Башир Гаджиев и Илкин Султанов, а армянскую — Сергей Мартиросян и Давид Мелкумян. Также в здании исполнительной власти Евлахского района, где проходила встреча, находились четыре офицера российского миротворческого контингента, которые, однако, в переговорах не участвовали и ожидали их завершения вне комнаты, где проходила встреча.
Как писал доктор Беньямин Погосян (старший научный сотрудник по внешней политике APRI Armenia, а также председатель Центра политических и экономических стратегических исследований), пока шла встреча, Азербайджан возобновил обстрелы Степанакерта, а азербайджанские войска вошли в город, подвергнув 60 тысяч жителей прямой опасности. В свою очередь Министерство обороны Азербайджана отвергло обвинения о наступлении армии республики в направлении Степанакерта.
Вечером 20 сентября омбудсмен НКР сообщил, что по состоянию на 21.30 по местному времени за два дня в ходе боевых действий в Нагорном Карабахе погибли 200 человек, 10 из которых — мирные жители. Ранения, по словам омбудсмена, получили свыше 400 человек, включая 40 мирных жителей.
По данным Министерства здравоохранения Азербайджана на 27 сентября, в ходе боёв в Нагорном Карабахе 19–20 сентября погибло 192 военнослужащих и один гражданский: 180 погибших были военнослужащими Министерства обороны, 12 — сотрудниками Министерства внутренних дел республики. Ранения, как сообщает ведомство, получили 511 военнослужащих и один гражданский.
23 сентября 2023 г. российские миротворцы расположились в пригороде Степанакерта Киркиджане.
В ходе захвата НКР азербайджанские военные и спецслужбы приступили к захвату руководства НКР.
4 октября 2023 г. в Баку официально подтвердили арест нескольких бывших руководителей бывшей НКР, среди которых
