Но Лукулл был одним из самых умелых стратегов Римской республики. Узнав о приближении основной армянской армии, он оставил перед Тигранакертом 6000 человек во главе со своим ближайшим помощником Муреной, а сам с остальным войском (от 11 до 13 тысяч пехотинцев и 3000 конников) пошел навстречу Тиграну. Две армии сошлись в бою 6 октября 69 года до н. э. на берегах Тигра, возможно, выше места, где в него впадает Центритес, то есть Ботан. Монарх Армении сам командовал центром своей армии. Ее правое крыло он поручил царю Атропатены, левое – царю Адиабены. Основная часть его конницы, состоявшей из катафрактов, построилась перед правым крылом. Но местность была неровная, и отряды бронированной конницы, главная сила армянской армии, не могли развернуться. А Лукулл повел свою армию в обход и напал на армянский обоз, застав противника врасплох и вызвав панику в войске Тиграна. Затем римская конница притворным бегством завлекла далеко катафрактов. Когда бронированная конница возвращалась назад, Лукулл атаковал ее и разгромил. К вечеру поражение Тиграна было полным.
Отступая, побежденный царь встретился с Митридатом Евпатором. Двум правителям пришлось совещаться, как спасти саму Армению: завоеванные армянские земли южнее Тигра были потеряны. Даже Тигранакерт был захвачен: его сдали изменившие Тиграну греческие и киликийские наемники. Лукулл, завладев кратковременной столицей, отослал на прежние места жительства греческих и иных поселенцев, которых переселил туда Тигран. Южные вассалы Тиграна, в том числе царь Коммагены Антиох, стали подопечными Рима. Римляне зимовали в Гордиене (это была зима 69/68 г. до н. э.). Продолжал сопротивляться только один крупный город – Нисиб; его оборонял инженер, грек Каллимах. Только осенью 68 года до н. э. Лукулл сумел овладеть этим городом. Но до этого он проиграл войну.
Тигран, которого по-прежнему сопровождал Митридат, не расслаблялся. Объехав всю Армению, он собрал новую армию – 40 000 пехотинцев и 30 000 всадников, которых офицеры-греки или италийцы-перебежчики обучили римским приемам ведения войны. В эту армию входили, кроме армян, иберы, но ее главной силой были жители Атропатены. Их привел царь этой страны, который, как мы говорили, был зятем Митридата. Привычка Лукулла грабить храмы позволила тем, кто взялся за оружие, заявить, что они, как сказал Теодор Рейнах, защищают «религию и нацию».
Летом 68 года до н. э. Лукулл попытался завоевать саму Армению. Его целью была старая столица этой страны, Артаксата. Но захватить Артаксату, стоявшую в самом центре армянской «крепости из гор», было совсем не то, что взять «пограничный» город Тигранакерт. Лукулл, двигаясь вверх по руслу Тигра к высоким нагорьям Армении, не принял в расчет местный климат. «В Армении хорошее время года продолжается только четыре месяца, от июня до сентября, и растения развиваются так медленно, что Лукулл, который вышел из Мигдонии в разгар лета, поднявшись на Ванское нагорье, увидел там пшеницу еще зеленой». Тигран, которого по-прежнему сопровождал Митридат Евпатор, изменил тактику: теперь он упорно уклонялся от боя. Основная часть армянских и понтийских войск заперлась в укрепленных лагерях на высотах, и римляне никакими уловками не могли выманить их оттуда. А в это время армянская легкая конница «кружила около римлян, пытаясь захватить бойцов противника, отправлявшихся добывать продовольствие». Эта благоразумная осторожность вывела из терпения Лукулла. Чтобы подтолкнуть армян к решительным действиям, он снова двинулся вверх к Артаксате по руслу Арсаниаса (Мурад-Су). Тигран пошел за ним следом. После четырех дней пути враждующие армии вступили в бой у брода через реку; возможно, это произошло возле Маназкерта. На этот раз армяне и их помощники (иберы и остальные) применили новую тактику, которую историки классической эпохи немного позже назвали парфянской: они отступали, потом поворачивались к противнику лицом и осыпали римлян тучами шипастых стрел. В это время Тигран во главе своей конной гвардии и с конниками из Атропатены, которых возглавлял его зять, атаковал римские легионы с фронта, а Митридат Евпатор пытался нанести римлянам удар сзади. Понадобилась всего минута, чтобы римляне проиграли сражение. Правда, Лукулл отреагировал вовремя: «Он призвал свою конницу, и та сдержала Тиграна; сам он сумел отбросить назад атропатенцев, а пришедшие на помощь когорты второй линии обратили в бегство Митридата». В итоге Лукулл сохранил за собой поле боя, а его противники потеряли в сражении 5000 воинов, но со времени битвы на Тигре армяне и их союзники заметно окрепли, и победа римского военачальника, по словам Теодора Рейнаха, была «пирровой».