5世纪的欧洲人口大迁移期间，罗马先后遭到哥特人（410年）、汪达尔人（455年）和勃艮第人（472年）的入侵和洗劫。

476年西罗马帝国正式灭亡，493年东哥特王国建立。罗马人口逐年减少，530年只剩下约10万，但城市的建筑在东哥特人的统治下仍旧保存完好。罗马城真正的灾难是哥特人同查士丁尼一世统治下的东罗马帝国之间的战争，537年罗马的几乎所有排水管道被彻底摧毁，罗马议会制度被废除，罗马人的正常城市生活在东罗马帝国和哥特人的战争中下遭到破坏，这一时期修建的最后一个著名建筑是608年的佛卡斯圆柱。

罗马从555年起归属了东罗马帝国，城市管理制度上受到教宗的很大影响。8世纪至11世纪间陆续受到伦巴第人等的入侵和占领，城市范围被局限于台伯河沿岸。在近一千年的时间里，罗马城曾是在西方世界政治上最重要、最富有和最大的城市，即使是在罗马帝国开始衰落和分裂后，在罗马最终失去了首都的地位给米兰和拉韦纳后依然如此，罗马的威望超过了东罗马帝国（拜占庭帝国）的首都君士坦丁堡。

随着早期基督教的崛起，罗马主教在宗教和政治上的作用日趋重要，终于成为了教宗，罗马也成为了天主教的中心。在410年西哥特王国国王亚拉里克一世率军攻陷罗马并大肆洗劫，和476年西罗马帝国灭亡后，罗马交替地被拜占庭帝国统治和被日耳曼人劫掠，在中世纪早期人口锐减到了仅仅2万人，罗马在名义上成为了拜占庭帝国的一部分，一直持续到751年，拜占庭的敌人伦巴底人攻打以拉韦纳为中心的拜占庭礼教区，处死最后一位拜占庭礼教区主教，把拜占庭势力逐出了意大利。

756年，法兰克王国国王丕平把罗马献给了教宗，赋予教宗对罗马和周边地区的世俗管辖权，创建了教宗国，史称“丕平献土”。这给予了罗马新的政治角色，罗马作为教宗国的首都，一直持续到1870年教宗国被意大利王国吞并。

天主教使徒圣彼得和保罗曾在尼禄统治下的64年罗马大火后被害殉道，人们认为他们被一同埋葬在了罗马，虽然历史学家对此存有疑问，但这依旧使得1300年起罗马成为了天主教徒朝圣的圣地，是中世纪除耶路撒冷和孔波斯特拉的圣地牙哥外的又一座主要朝圣圣地。罗马在这一时期建造了多座重要的建筑，其中就包括世界最大的教堂，文艺复兴和巴洛克式的圣伯多禄大殿。

800年，教宗利奥三世在罗马加冕查理大帝为神圣罗马帝国第一任皇帝，罗马同时也成为了教宗和神圣罗马帝国争夺的焦点。罗马除了在中世纪的一些短暂时期是独立的城市外，几个世纪中的大部分时间仍旧是教宗国的首都和“圣城”，即使在1309年至1337年天主教教廷从罗马迁移至阿维尼翁时也不例外。

1527年神圣罗马帝国查理五世的军队侵入意大利焚掠了罗马，罗马不再具有政治力量，转而在罗马教廷的支助下成为了文艺复兴时期和巴洛克时代的文化和艺术活动中心，文艺复兴时期和巴洛克时期的罗马建筑以教堂为主，还有众多方尖碑、宫殿和喷泉广场等，这些建筑一直保存到了今天，罗马旧城是罗马城内除梵蒂冈外的另一处世界遗产。

17世纪罗马人口再次大幅增长达到了10万人，但是因为受到反宗教改革运动的影响，罗马在接下来的几个世纪仍旧落后于欧洲其他国家的首都。意大利在1861年终于统一并成立意大利王国，罗马在1871年成为意大利王国的首都。

1929年墨索里尼代表意大利政府和罗马教廷订立拉特兰条约，罗马教廷承认罗马作为意大利国家首都的地位，意大利政府则承认罗马教廷对梵蒂冈范围内的主权。

在赢得第一次世界大战的胜利后，罗马见证了由墨索里尼领导的意大利法西斯力量的壮大，墨索里尼在1922年10月进驻罗马，标志着墨索里尼的意大利国家法西斯党上台掌权，和一个同纳粹德国联盟的意大利帝国的诞生。第二次世界大战时，同盟国的轰炸和纳粹的占领使得罗马受到严重的破坏。

第二次世界大战结束后，1946年的公民投票决定废除君主制，成立了现在的意大利共和国。罗马在意大利战后重建和现代化的过程中，扮演着“意大利经济奇迹”背后的驱动力的角色，1950年代至1960年代初成为“时尚之都”。