Vanes Martirosyan tiene cuatro pérdidas contra cuatro oponentes en su carrera de boxeo. Para una lista de las mejores peleas de Martirosyan, consulta "Mejores peleas de Vanes Martirosyan".
El 5 de mayo de 2018 Vanes Martirosyan se enfrentó a Gennady Golovkin en un combate de medio world-title por Golovkin's AMB (Super) y CMB títulos. Martirosyan tenía 32 años y un récord de 36-4-1 (21), y Golovkin tenía 36 años y un récord de 37-0-1 (33). Martirosyan perdió la pelea por 2º asalto KO.
El 21 de mayo de 2016 Vanes Martirosyan se enfrentó a Erislandy Lara en un combate de semimedio world-title por Lara's AMB título. Martirosyan tenía 30 años y un récord de 36-3-1 (21), y Lara tenía 33 años y un récord de 22-2-2 (13). Martirosyan perdió la pelea por 12º asalto decisión unánime.
El 28 de marzo de 2015 Vanes Martirosyan se enfrentó a Jermell Charlo a la edad de 28. Él entró con un récord de 35-2-1 (21), y Charlo tenía 24 años y un récord de 25-0 (11). Martirosyan perdió la pelea por 10º asalto decisión unánime.
El 9 de noviembre de 2013 Vanes Martirosyan se enfrentó a Demetrius Andrade en un combate de semimedio world-title por la OMB título. Martirosyan tenía 27 años y un récord de 33-1-1 (21), y Andrade tenía 25 años y un récord de 19-0 (13). Martirosyan perdió la pelea por 12º asalto decisión dividida.
