Các cuộc xung đột lẻ tẻ giữa người Armenia và Azeris trở nên quyết liệt hơn sau "chiến dịch Ring", thu hút hàng ngàn quân tình nguyện gia nhập các lực lượng cả hai phía Armenia và Azerbaijan. Tại Armenia, một đề tài được lặp đi lặp lại khi đó so sánh và thần tượng hóa các chiến binh ly khai với các nhóm du kích quân Armenia trong lịch sử, cũng như các anh hùng được ngưỡng mộ như Andranik Ozanian và Garegin Njdeh, những người chiến đấu chống lại Đế quốc Ottoman trong khoảng cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20.[16] Thêm vào việc chính phủ ban bố lệnh tòng quân cho đàn ông độ tuổi 18-45, rất nhiều người Armenia tình nguyện chiến đấu và thành lập các phân đội tchokats, chừng 40 người, cùng với vài đơn vị tương tự thành một toán quân dưới quyền của một thiếu tá. Ban đầu, nhiều người trong số họ chọn thời gian và địa điểm họ muốn tham chiến, thường là chẳng suy tính kỹ gì, khi tham gia tấn công hay phòng thủ một khu vực.[31] Việc bất tuân lệnh xảy ra như cơm bữa, nhiều người không ra trình diện, hay lột đồ của những người tử trận, hay lấy cắp dầu xe bọc thép và đem bán trên chợ đen.[31]

Nhiều phụ nữ cũng phục vụ trong quân Armenia; tuy nhiên, họ thường đóng vai trò hỗ trợ, như sơ cứu, tải thương... hơn là trực tiếp tham chiến. Tình hình quân Azerbaijan cũng tương tự, tuy nhiên họ được tổ chức tốt hơn trong những năm đầu cuộc chiến. Chính phủ Azeri cũng ra lệnh nhập ngũ, và nhiều người Azeris hăng phái tòng quân để chiến đấu, trong những tháng đầu tiên của cuộc xung đột, sau khi Liên Xô sụp đổ. Quân đội quốc gia Azerbaijan gồm khoảng 30 ngàn quân, cộng với khoảng 10 ngàn quân đặc nhiệm OMON bán vũ trang, vài ngàn quân tình nguyện thuộc Mặt trận Bình dân. Suret Huseynov, một người Azeri giàu có, cũng thành lập lữ đoàn dân quân của riêng mình, lữ đoàn 709 của quân đội Azerbaijan, và mua nhiều súng đạn và xe cộ từ kho vũ khí của Sư đoàn 23 bộ binh cơ giới Nga.[16] Lữ đoàn bozkurt hay sói xám của İsgandar Hamidov cũng được huy động để tham chiến. Chính phủ Azerbaijan bỏ ra một khoản tiền lớn để tuyển mộ lính đánh thuê, từ nguồn lợi dầu mỏ quanh Biển Caspi.[33]

Các binh sĩ thuộc Liên Xô cũ cũng phục vụ trong cả hai phe. Ví dụ tiêu biểu là tướng Anatoly Zinevich, ở lại Nagorno-Karabakh trong 5 năm (1992 – 1997) và tham gia lên kế hoạch và tiến hành nhiều chiến dịch của quân Armenia. Tới cuối cuộc chiến, ông nắm vai trò Tham mưu trưởng của lực lượng vũ trang NKR.[34] Ước tính lực lượng khí tài các bên xung đột trong khoảng thời gian 1993–1994:[35]

Để so sánh, tổng số đàn ông trong độ tuổi quân dịch ở Armenia, từ 17–32, là 550.000 người, trong khi ở Azerbaijan là 1.3 triệu. Phần lớn đàn ông ở cả hai phía đề đã phục vụ trong Quân đội Liên Xô, và có ít nhiều kinh nghiệm quân sự trước khi chiến cuộc nổ ra. Trong số những người Armenia ở Karabakh, khoảng 60% đã phục vụ trong quân đội Liên Xô.[35] Phần lớn người Azeris, tuy nhiên, thường bị phân biệt đối xử trong thời kỳ tại ngũ trong quân đội Xô Viết, và thường phải phục vụ trong các đơn vị xây dựng, hơn là trong các đơn vị chiến đấu.[36] Mặc dù hai học viện quân sự, trong đó có một trường hải quân đã được thành lập ở Azerbaijan, việc thiếu hụt kinh nghiệm quân sự là một trong những nhân tố khiến phía Azerbaijan tỏ ra thiếu chuẩn bị cho cuộc chiến[36]