2 сентября 2019 года на правах аренды перешёл в итальянскую «Рому» до 30 июня 2020 года. Сумма трансфера составила €3 млн. В новом клубе Генрих взял 77-й номер, под которым он выступал в «Арсенале» в розыгрыше Лиги Европы сезона 2017/18. 15 сентября 2019 года Генрих дебютировал за новую команду в матче против «Сассуоло», в котором отметился забитым мячом, а «Рома» обыграла соперника со счётом 4:2. Несмотря на то, что значительную часть сезона 2019/20 Мхитарян был вынужден пропустить из-за травм он сумел закрепиться в составе римлян и набрал 14 очков по системе «гол+пас» (9 голов и 5 голевых передач) в Серии А. 31 августа 2020 года Генрих перешёл в «Рому» на постоянной основе, разорвав контракт с «Арсеналом» по обоюдному согласию. 5 ноября 2020 года в матче против румынского «Клужа» на групповом этапе Лиги Европы, Мхитарян забил гол на 57-й секунде матча, став автором самого быстрого гола в истории клуба на данном турнире, а «джалоросси» обыграли соперника со счётом 5:0. 8 ноября 2020 года, в матче Серии А против «Дженоа» Генрих оформил хет-трик (3:1), а 22 ноября 2020 года, Мхитарян уже в матче против «Пармы» отличился дублем (3:0). По итогам сезона 2020/21 Генрих во всех турнирах забил 15 голов и сделал 13 голевых передач. 1 июня 2021 года Мхитарян переподписал контракт с «Ромой» на один сезон.