Zu Beginn der Spätantike erreichte Rom wohl seine größte Bevölkerungszahl, verlor aber bald an politischer Bedeutung. Im 5. und 6. Jahrhundert kam es zu Katastrophen, die das Ende der antiken Herrlichkeit der Stadt bedeuteten: Auch die im 3. Jahrhundert errichtete Aurelianische Mauer konnte nicht verhindern, dass Rom während der Völkerwanderung 410 von den Westgoten, 455 von den Vandalen und 472 von den Burgundern geplündert wurde.
Nach dem formellen Untergang des Weströmischen Reiches im Jahr 476 wurden bekannte städtische Einrichtungen wie die Diokletiansthermen und das Kolosseum zunächst weiter unterhalten und trotz sinkender Einwohnerzahlen bestand das antike Leben fort. Prokopios hielt fest, dass die Bauwerke der Stadt während der Herrschaft der Ostgoten instand gehalten worden seien. Um 530 lebten noch etwa 100.000 Menschen in Rom. Die eigentliche zivilisatorische Katastrophe war der Gotenkrieg mit der endgültigen Zerstörung fast aller römischen Wasserleitungen (537), der Auslöschung der das antike Erbe bewahrenden Senatorenschicht und einem mehrjährigen Aussetzen des städtischen Lebens durch oströmisch-gotische Belagerungskämpfe.
Das letzte spätantike Bauwerk in der Stadt ist die 608 errichtete Phokas-Säule. Die Stadt entging nur knapp einer vollständigen Zerstörung. Rom gehörte zwar formell seit 554 wieder zum Oströmischen Reich, die Ordnungsfunktionen wurden jedoch in den Zeiten der Völkerwanderung mehr und mehr vom Papsttum ausgeübt. Zwischen dem 8. und 11. Jahrhundert folgten weitere Belagerungen, Angriffe und Plünderungen durch Langobarden, Sarazenen und Normannen, so dass sich das Stadtgebiet zeitweise kaum über die Tiberufer hinaus erstreckte.