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。随后，姆希塔良迅速成为球队的核心人物，在欧冠和德甲比赛中共出场19次，贡献了4个进球和5次助攻，为球队打破死亡之组的阴霾做出了重要贡献。在2014年的德国超级杯中，他帮助多特蒙德以2-0击败拜仁慕尼黑，赢得了冠军头衔。此后，他在2015-16赛季继续保持着高水平表现，在整个赛季内代表多特蒙德出场51次，并攻入23粒进球、提供32次助攻，被授予了德甲联赛最佳助攻奖。
然而，在2016年7月6日，曼彻斯特联宣布他们已经从多特蒙德签下了姆希塔良。这一转会成为了他梦想成真的开始。他表示自己对能够加入这样一个历史悠久且辉煌成就丰厚的俱乐部感到无比荣幸，并希望能为这个俱乐部做出贡献。在曼联期间，他展现出了自己的能力，被评为曼联3月份最佳进球，这是他连续第三个月获得这一荣誉。
不过，就在他巅峰时期不久之后，他便于2018年1月23日加盟阿森纳足球俱乐部。很快地，他就在阿森纳获得了一系列殊荣，如亚美尼亚足球先生等。他还被选为阿森纳三月份最有价值球员，这是他第二次连续当选该职位。
最终，在2020年1月5日，当罗马对阵都灵的一场意甲比赛中发生争执导致他的左大腿股直肌受伤，这使得他的职业生涯再一次陷入停滞。
