2013年7月，多特蒙德足球俱乐部以2500万欧元的高价签下了姆希塔良，这一转会让他迅速成为球队主力前腰。他的表现在欧冠和德甲都得到了认可，在两项赛事中，他出场19次，打进4球并助攻5次，对于帮助球队从死亡之组中成功晋级起到至关重要的作用。在2014年的德国超级杯中，姆希塔良帮助多特蒙德2-0击败拜仁慕尼黑，赢得了冠军头衔。2015-16赛季，他继续保持着稳定的状态，在整个赛季里代表多特蒙德出场51次，并攻入23个进球且提供32次助攻，其中在德甲联赛中，他打入11个进球并提供15次助攻，这使他获得了德甲联赛的最佳助攻奖。
随后在2016年7月6日，曼彻斯特联宣布将姆希塔良从多特蒙德签下来。这一转会对于姆希塔良来说是梦想成真。他表示：“非常自豪可以加入曼联，对我来说，这就是梦想成真。我非常高兴可以加入一家有着辉煌成就的俱乐部，希望成为它历史的一部分。我要感谢俱乐部和穆里尼奥对我的信任。”在曼联期间，他展现出了自己的价值，最终被评为曼联3月份最美妙的一个进球。
然而，在2018年1月23日，姆希塔良又一次更换了他的俱乐部，从曼联转会至阿森纳足球俱乐部。在那里，他继续维持着自己的高水平表演，不久之后便荣获了亚美尼亚足球先生的称号，这是他第八次获得这个殊荣。此外，还因为个人表现而被选为阿森纳三月份最佳球员。
最后，在2019年9月2日，意甲官方宣布阿森纳租借给罗马足球俱乐部，以350万欧元租借费和1500万欧元买断条款引领他迈向新征程。在罗马期间，由于与对手的一次拼抢导致左大腿股直肌受伤，使得他的比赛生涯再度面临挑战。
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