Im 5. Jahrhundert wurde die römische Herrschaft durch die Merowinger beendet. Im Jahre 508 ist Paris Hauptstadt des Merowingerreiches unter Chlodwig I. (466–511) geworden. Danach wurde sie unter einem seiner Söhne zu einem fränkischen Teilkönigreich Paris. Während der Karolingerherrschaft überfielen die Normannen wiederholt die Stadt. Die Kapetinger machten Paris zur Hauptstadt Frankreichs. Philipp II. Augustus (1165–1223) ließ die Stadt befestigen. 1190 wurden eine Mauer am rechten Ufer der Seine und im Jahre 1210 ein Wall am linken Ufer errichtet. Zu jener Zeit gab es am rechten Seineufer zahlreiche Händler. Auf Veranlassung Philipp II. entstand am westlichen Stadtrand der Louvre.
1181 ist die erste überdachte Markthalle eröffnet worden und 1301 ist auf der île de la Cité ein Königspalast gebaut worden. Die Sorbonne im Süden von Paris hat sich aus mehreren kleinen Schulen entwickelt. Karl V. (1338–1380) ließ am linken Seineufer die Mauer zum Schutz der Stadt vor den Engländern erneuern. 1370 ist auf seine Veranlassung am rechten Ufer, wo heute die grands boulevards verlaufen, ebenfalls eine Mauer errichtet worden. Während des Hundertjährigen Krieges war Paris von 1420 bis 1436 von englischen Streitkräften besetzt.