Tisdagens träff skedde efter att Azerbajdzjan förra veckan inlett en blixtoffensiv i regionen Nagorno-Karabach.
Brysselmötet är det första sedan offensiven inleddes och leds av Simon Mordue, chefsdiplomatisk rådgivare till Europeiska rådets ordförande Charles Michel. Även Michel själv deltog kort i mötet, enligt ett uttalande från EU.
Där beskrivs också meningsutbytet mellan Armenien och Azerbajdzjan som "intensivt" – ofta en diplomatisk omskrivning för heta ordväxlingar vid bordet.
Vad det innebär för chanserna till ett eventuellt möte mellan Azerbajdzjans president Ilham Aliyev och Armeniens premiärminister Nikol Pasjinjan vid nästa veckas europeiska toppmöte i spanska Granada är ännu oklart.
"EU anser att ett möjligt möte i Granada bör användas av både Jerevan och Baku för att offentligt upprepa sin inställning till varandras territoriella integritet och suveränitet i enlighet med tidigare uppgörelser som nåtts", heter det bland annat i uttalandet från EU.
Vid tisdagens möte deltog förutom EU även företrädare för Tyskland och Frankrike. För Armenien talade Armen Grigorjan, sekreterare i landets nationella säkerhetsråd, medan Azerbajdzjan representerades av Hikmet Hajiyev, utrikespolitisk rådgivare till landets president.