В 1920 году в республике установлена Советская власть. 29 ноября 1920 года образована Армянская ССР. С 12 марта 1922 года республика входила в ЗСФСР. С 5 декабря 1936 года - непосредственно в СССР как союзная республика.
Конституция, принятая I съездом Советов Армении 2 февраля 1922 года, утвердила описание герба Армении.Турция через Совет Лиги наций выразила протест по поводу изображения на гербе горы Арарат, находящейся на территории Турции, указывающая на то, что Армянская ССР не имеет право изображать территорию, не входящую в состав республики. Министр иностранных дел СССР возразил - "На флаге Турции изображена луна, но ведь она не принадлежит Турции". Инцидент был исчерпан.
В Конституции 1927 года флаг описывался так:
"Ст. 106. Государственный флаг Социалистической Советской Республики Армении состоит из полотнища красного (алого) цвета, в левом углу которого, у древка наверху, помещены золотые буквы "ССРА".
Чрезвычайный IX съезд Советов Армении принял 23 марта 1937 года новую Конституцию. Флагом АрмССР стало красное полотнище с золотыми серпом и молотом и аббревиатурой названия республики на армянском языке.
В 1940-х годах менялось правописание аббревиатуры. Тогда правительство решало, какое слово в армянском языке более соответствует термину "республика". Например, Указ Президиума ВС АССР 6 сентября 1940 года ввел иное написание этого слова. В 1948 году был возвращен старый термин - "ханрапетутян".
17 декабря 1952 года Указом Президиума Верховного Совета АрмССР утвержден новый флаг Армении. Им стало красное полотнище с синей горизонтальной полосой (ширина которой равна 1/4 ширины флага) во всю длину флага, в верхнем углу у древка, как и на флагах остальных республик СССР, изображались золотые серп и молот и красная звезда, обрамленная золотой каймой. Отношение длины флага к ширине оставалось равным 2:1. Синий цвет объяснялся советскими идеологами как цвет озера Севан и рек Армении.
Положение о флаге утверждено Верховным Советом 30 сентября 1967 года.
В новой Конституции Армении (1978) государственный флаг описывался так:
"Статья 167. Государственный флаг Армянской Советской Социалистической Республики представляет собой красное прямоугольное полотнище с синей полосой посредине во всю длину флага. На верхней красной части полотнища флага, у древка, изображены золотые серп и молот, а над ними красная пятиконечная звезда, обрамленная золотой каймой. Отношение ширины флага к его длине - 1:2".