在2013年7月，多特蒙德足球俱乐部与姆希塔良签下了一份价值2500万欧元的转会合同。姆希塔良迅速成为多特蒙德队伍的核心球员，在欧冠和德甲比赛中共出场19次，攻入4球并提供5次助攻，这些贡献帮助了“大黄蜂”从死亡之组中脱颖而出。在2014年8月14日的德国超级杯中，姆希塔良帮助多特蒙德以2-0战胜拜仁慕尼黑，赢得了该赛季的冠军头衔。2015-16赛季，他继续保持着稳定的表现，在整个赛季内代表多特蒙德参加各种比赛共计51次，并打进23个进球和32次助攻，其中在 德甲联赛中取得11个进球和15次助攻，他因此获得了德甲联赛最佳助攻奖。
随后于2016年7月6日，曼彻斯特联宣布他们已经从多特蒙德签约了姆希塔良。他表示自己非常自豪能够加入曼联，并称这是梦想成真。他还感谢俱乐部及穆里尼奥对他的信任。在曼联期间，他展现出了高水平的表现，最终被评为曼联3月份最佳进球。
然而，在2018年1月23日，姆希塔良又一次改变其职业轨迹，以350万欧元租借加盟阿森纳足球俱乐部。在阿森纳期间，他再度展现出了自己的实力，不仅获得了亚美尼亚足球先生，还连续第二个月被选为队内最佳球员。
最终，在2020年的1月5日，当罗马对阵都灵时，由于左大腿股直肌受伤，而这场意甲比赛也成为了他离开罗马的一个标志性时刻。
