2013年7月，多特蒙德足球俱乐部与姆希塔良签订了合同，并支付了2500万欧元的转会费。姆希塔良迅速成为多特蒙德主力前腰，在欧冠和德甲中出场19次，打进4球并提供5次助攻。2014年8月14日，他帮助多特蒙德在超级杯赛中2-0击败拜仁慕尼黑，赢得了2014年的超级杯冠军头衔。这是多特蒙德在超级杯上的两连冠。
2015-16赛季，姆希塔良继续保持稳定的状态。在整个赛季里，他代表多特蒙德出场51次，打入23球并提供32次助攻。在这期间，他在德甲联赛中取得11个进球和15个助攻，被评为该赛季的最佳助攻球员。
2016年7月6日，曼彻斯特联宣布从多特蒙德签下姆希塔良。他表示自己对能加入曼联感到非常自豪，这是他梦想成真的机会。他感谢俱乐部和穆里尼奥队伍给予他的信任。
2017年3月11日，姆希塔良在曼联对阵莱斯特城的比赛中个人秀进球，这也是他第三个月获得最佳进球奖项。
2018年1月23日，姆希塔良从曼联转会至阿森纳足球俱乐部。3月23日，他被授予亚美尼亚足球先生称号，这是他第8次获得该奖项。此外，他还当选为阿森纳三月份最佳球员，是他第二个连续月份获得这一荣誉。
2020年1月5日，在意甲联赛第18轮罗马对阵都灵的比赛中，当时正处于租借期限内的姆希塔良受伤，其左大腿股直肌受损此事导致其缺席了一段时间。
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