Победитель поступал везде с величайшей кротостью и расположил к себе сердца варваров, так что многие явно или тайно присоединились к нему, как, например, арабские цари. Лукулл стал думать о войне с парфянами. Он послал к Сорнацию, командовавшему в Понте, чтобы тот присоединился к нему со своими 6 тыс. человек; но непокорные войска отказались от похода и требовали роспуска, который им был обещан еще после битвы при Кабейре, а когда об этом прослышали солдаты в лагере Лукулла, то и среди них началось брожение: они называли воинов Сорнация хорошими людьми, примеру которых нужно следовать; говорили, что они достаточно долго переносят трудности войны и заслуживают, чтобы их пожалели и дали им наконец покой. Лукулл был по отношению к своим войскам командиром гуманным и справедливым, но он не умел, подобно Сулле и Цезарю, склонять сердца их к себе простотой и ласковостью в обращении. Хотя он от природы был кроток и человеколюбив, но солдаты считали его, однако, гордецом, жестоким и бесчувственным, потому что он держал себя в стороне от них и требовал строгой дисциплины; потому что не допускал грабежа и насилия и щадил жителей страны. Офицеры также считали, что он обращается с ними слишком круто и гордо, и речами своими, отчасти преднамеренно, возбуждали солдат к неудовольствиям; среди этих офицеров особенно выделялся собственный зять Лукулла, Клодий, который из-за своего бесстыдного и распутного образа жизни не был у него в милости и считал себя обойденным.
Из-за такого настроения своего войска Лукулл отказался от войны против парфян и снова выступил против Тиграна и Митридата, которые тем временем собрали новое войско. Из числа всего поставленного Арменией войска Митридат выбрал только самых способных и обучал их при помощи понтийских воинов; их было 70 тыс. пехотинцев и 35 тыс. всадников; остальных он отпустил по домам, ибо опыт научил его, что одна численность не решает дела. Брожение в лагере Лукулла дало ему время для приготовлений. Была уже середина лета (68 г.), когда Лукулл начал свой поход через Тавр во Внутреннюю Армению. Путь по холодной, гористой местности был сопряжен со множеством затруднений и лишений, что снова вызвало неудовольствие солдат. Так как цари, проученные прежними поражениями, не решались принять битву, то Лукулл направился к старой столице Армении, Артаксай на Араксе, где находились жены и меньшие дети Тиграна. Для их защиты царь поспешил на бой. Когда Лукулл увидал перед собой войско Тиграна и Митридата по ту сторону реки Арзамаса (южного рукава Евфрата), он принес жертву богам, как будто одержал уже победу; затем переправился через реку и начал битву. Противники снова, после непродолжительного боя, потерпели страшное поражение; римские солдаты преследовали беглецов на далекое расстояние в продолжение всей ночи, пока они не устали от бойни и не потеряли охоты брать пленных и обогащать себя дальнейшей добычей. Число убитых при Артаксае было, впрочем, меньше, чем при Тигранакерте, но зато пало и взято в плен больше предводителей.
Вскоре после этой битвы уже в середине сентября на армянской возвышенности наступила зима. Показался снег, иней и лед; вода сделалась до того холодной, что стала непригодной для питья лошадям; при переходах через реку лед подламывался и острыми краями своими разрезал у лошадей жилы; солдатам приходилось жить в сыром и холодном лагере, в густых, болотистых лесах, прорезанных узкими тропинками. Это было уже слишком для людей и без того раздраженных. Только дня два после сражения Лукулл двигался дальше по направлению к Артаксате, как солдаты начали оказывать сопротивление и громким ропотом требовать, чтобы он повел их назад. Все просьбы полководца были тщетны; он был вынужден вести их назад через Тавр в теплую и плодородную страну Мигдонию, на северо-запад от Месопотамии. Здесь находился большой и населенный город Нисибина, который защищали брат Тиграна, Гурас, и полководец Каллимах. Лукулл взял город штурмом; с Гурасом, который добровольно сдался ему, он обошелся дружелюбно; Каллимаха же он велел заковать в цепи за то, что он, сжегши Амизос, лишил его случая дать грекам доказательство своего великодушия.