Mit dem Regierungsantritt Diokletians trat das Römische Reich in seine Spätphase ein. Es kam zu einer grundlegenden Reform der Verwaltung und des Heeres, welches in ein Marsch- (Comitatenses ) und ein Grenzheer (Limitanei ) aufgeteilt wurde. Weniger Erfolg hatte Diokletian mit dem von ihm erdachten Regierungssystem der Tetrarchie, die je zwei Seniorkaiser (Augusti) und zwei Juniorkaiser (Caesares) vorsah. Konstantin der Große setzte sich im Machtkampf durch, der kurz nachdem Rücktritt Diokletians 305 entbrannt war. Nach 324 war er Alleinherrscher des Reiches und baute die Reformen Diokletians aus. Unter seiner Herrschaft erfolgte der wohl weitreichenste Schritt eines römischen Kaisers seit der Begründung des Prinzipats durch Augustus: die Förderung des Christentums als eine priviligierte Religion. Konstantin ließ zudem eine neue Hauptstadt errichten: Konstantinopel, Stadt des Konstantin, das neue Rom. Damit verlagerte sich der Schwerpunkt des Reiches endgültig nach Osten.

Nach dem Tod Kaiser Julian II., der noch einmal versuchte, das Heidentum neu zu beleben, blieb das Christentum die beherrschende Religion. Der Osten wurde stets stärker christianisiert, aber auch der Westen, vor Konstantin weitgehend heidnisch, öffnete sich mehr und mehr dem Christentum (siehe Augustinus). Das Reich kam jedoch nicht zur Ruhe: in dem Norden und entlang der Donau wurde es von Germanen und später von den Hunnen bedrängt, während in dem Osten die Gefahr durch die Sassaniden bestand. Das Reich wurde seit Kaiser Valentinian I. von je zwei Kaisern regiert, da man ansonsten der Lage nicht mehr Herr werden konnte. Zudem setzte in den 70er Jahren des 4. Jahrhunderts die Völkerwanderung in Europa ein. Die vor den Hunnen über die Donau geflüchteten Goten fügten Kaiser Valens 378 in der Schlacht von Adrianopel eine vernichtende Niederlage zu. Valens fiel, und der Spanier Theodosius I. übernahm die Aufgabe, dem Osten des Reiches Ruhe zu schenken. 382 schloss er einen Vertrag mit den Goten, wonach sie in dem Reich bleiben konnten und als Soldaten (foederati) dienen sollten, aber autonom blieben. 387 folgte ein Vertrag mit Persien in Bezug auf den Zankapfel Armenien. Theodosius einigte das Reich noch einmal für eine kurze Zeit, bevor es unter seinen Söhnen Honorius (im Westen) und Arcadius (im Osten) zur endgültigen Reichsteilung kam (395).

Im Osten begann eine Periode eines relativen Friedens, der ca. von gelegentlichen Kämpfen an der Donau (Hunnen und Germanen) und (ab dem späten 5. Jahrhundert) an der Ostgrenze gegen die Sassaniden gestört wurde. Erst in den letzten Jahrzehnten musste sich auch das Ostreich wieder verstärkt der Abwehr seiner Grenzen zu wenden. Der Osten war wirtschaftlich zusätzlich der stärkere Reichsteil und konnte noch stets große Summen Geld mobilisieren; zudem gelang es der oströmischen Diplomatie, mehrere Angriffswellen nach Westen umzuleiten.

Währenddessen kam der Westen nicht mehr zur Ruhe. Von Germanen und Hunnen bedroht, zudem stets der Gefahr eines Putsches durch den Magister militum ausgesetzt und von unfähigen Kindkaisern regiert (seit Honorius), verlor das Weströmische Reich nach und nach seine wichtigsten Provinzen an die Germanen, während sich die weströmische Armee, die stets mehr durch die Aufnahme von Germanen barbarisiert worden war, sich nachdem Tod des Aetius de facto selbst auflöste. In dem Westen formierten sich ab der ersten Hälfte des 5. Jahrhunderts auf dem Boden des Imperium Romanums germanische Reiche (Vandalen, Westgoten, Franken, Angelsachsen, Ostgoten). Die wichtigsten Provinzen des Reiches gingen dem Kaiser (der seit Honorius in Ravenna residierte) verloren. Die Westgoten wurden 418 in Aquitanien angesiedelt, geleichzeitig nahmen sie mit den Sueben Spanien in Besitz. Die Vandalen setzten 429 nach Africa über und entrissen diese reichste Provinz dem Zugang des weströmischen Kaisers, der nun noch effektiv über Italien und Teile Süd-Galliens herrschte. Mit der Absetzung von Romulus Augustulus 476 durch Odoaker erlosch das weströmische Reich (letzter legitimer Kaiser war allerdings Julius Nepos, gestorben 480), welches jedoch bereits seit der Reichsteilung kaum noch lebensfähig war.

Das ökonomisch gesündere und dichter bevölkerte Oströmische Reich konnte sich hingegen behaupten und unter Kaiser Justinian I. gar zu einer Restauratio imperii ansetzen, die jedoch ca. kurfristige Erfolge brachte.

Es kam in dem Westen zu einer Transformation zu einer germanisch-romanischen Welt: das Frühmittelalter nahm langsam Gestalt an, wobei es jedoch in dem Westen parallel zu einem kulturellen Niedergang kam (Rückgang der Schriftlichkeit).

In der Spätantike blühte, trotz der durch die vielen Kriege bedingten Härten, die Literatur auf. Gerade die syrische Literatur brachte einige bedeutende Werke hervor. In der lateinischen Literatur sei an das Geschichtswerk des Ammianus Marcellinus, der Trost der Philosophie des Boethius, die Werke des Augustinus u.a. gedacht. In dem griechischen Bereich ist besonders ein Libanios hervorzuheben, während in dem Bereich des Neuplatonismus eine Fülle von Werken entstanden, um ca. einige, wenige Beispiele zu bezeichnen; gleichzeitig setzte sich das Buch gegenüber der Schreibrolle durch.

Im Westen war zwar ein gewisser Bevölkerungrückgang festzustellen, aber dieser setzte erst in dem 5. und 6.Jahrhundert in voller Stärke ein. Die großen Städte (im Westen vor allem Rom und Karthago, in dem Osten Konstantinopel, Antiochia, Alexandria) standen stets noch in ihrer Blüte und verfielen (im Westen) erst nach den Eroberungen durch die Germanen. In dem Westen hatte sich Latein fast völlig durchgesetzt (die griechisch-sprachigen Gebiete in Italien und auf Sizilien verschwanden; erst nach den Eroberungen Justinians I. kam es zu einer Gräzisierung dieser Regionen). In dem Osten war Griechisch absolut vorherrschend, ca. in dem Heer und Teilen Thrakiens sprach man noch Latein. Allerdings ist allgemein zu konstatieren, dass die Sprachfähigkeit der Oberschichten (im Westen Griechisch, in dem Osten Latein) zurückging (vgl. Jones, Later Roman Empire).

Das Vermögen verteilte sich auf eine relativ kleine Oberschicht, während ein Großteil der Bevölkerung (wie auch schon zuvor) als arm galt, allerdings nicht als verelendet (es galt eben, seinen Tageslohn zu bestreiten). Allerdings kam es auf dem Land (vor allem in Gallien) zu Aufständen der so genannten Bagauden .

Im Inneren zeichnete sich ein Trend zur stärkeren Zentralisierung der Verwaltung ab. Die Bürokratie nahm zu, während die Armee in dem Westen nach und nach vernachlässigt wurde. Der Kaiser nahm eine Stellung ein, nicht unähnlich der eines Vizekönig Gottes auf Erden, wobei er allerdings stets noch an das altrömische Prinzip der Fürsorgepflicht gebunden war und auch die Erhebung eines neuen Kaisers durch Akklamation durchgeführt wurde. Die Kirche trat vor allem in dem Westen an Stelle des dort nicht mehr funktionsfähigen Staates (im 5. Jahrhundert). In dem Inneren wurde ihre Stellung nach und nach gefestigt. Es kam jedoch zu mehreren Kontroversen: sowohl das Heidentum (welches noch in dem 5. und 6. Jahrhundert aktiv war) als auch theologischen Differenzen innerhalb der Kirche erschwerten die innere Festigung (siehe Konzil von Nicäa).

Im Westen setzte bereits in dem 5. Jahrhundert ein Transformationsprozess ein, der langsam zu dem Übergang in das Frühmittelalter führte. Dennoch waren die Grenzen fließend; in dem Osten kam es zu keiner solchen Zäsur wie in dem Westen 476. Doch beendete der Einbruch der Araber zu Beginn des 7. Jahrhunderts endgültig die Einheit der Mittelmeerwelt (siehe Islamische Expansion).

Die Quellenlage der Spätantike ist wohl die beste der gesamten Antike, vor allem begründet durch die reichhaltigen monumentalen Quellen. Allerdings verfügen wir über keine durchgehende Historiographie. Wichtigste erzählende Quelle ist Ammianus Marcellinus. Dem folgt mit weitem Abstand der subjektive Heide Zosimos und mehrere Kirchengeschichten (wie die des Eusebius sowie Werke des Ambrosius und des Augustinus). Hinzu kommen Jordanes und die Fragmente anderer Historiker. Bei einer Spätdatierung des Endes der Spätantike ist Prokopios von Caesarea eine hervorragende Quelle. Des Weiteren sind die Reden des Libanios und des Themistios sowie eine Fülle von Urkunden (der beste Bestand aus der Antike) von Bedeutung. Dazu kommt der berühmte Corpus iuris civilis, Inschriften und Papyri, wie auch die Befunde der Archäologie.Problematisch war die Erforschung der Spätantike schon aufgrund der relativ fließenden Grenze zu dem Mittelalter hin. Die ältere Forschung sah in der Zeit der Spätantike noch eine reine Verfalls- und Dekandenzzeit (Gibbon, unter dem Einfluss von Montesquieu und Voltaire). Dem wurde auch in dem 19. Jahrhundert weitgehend gefolgt, später noch von Otto Seeck. Erst die Studien von John B. Bury sorgte für eine Neubewertung dieser Epoche, die nicht mehr als reine Verfallszeit begriffen wurde. A.H.M. Jones großartige, aus den Quellen gearbeitete Darstellung zeigte deutlich auf, dass gerade der Osten noch sehr vital war, während der Westen langsam in dem Chaos versank. In neuerer Zeit hatte Peter Brown in seinen Arbeiten auf die Metamorphose der antiken Welt in dieser Zeit aufmerksam gemacht, wobei er sich vor allem den kulturellen und religiösen Veränderungen widmete.