В 285 году римский император Диоклетиан разделил империю на четыре части. В 305 году он отрекся от власти, и в результате междоусобной борьбы власть получил Константин. В 330 году на берегу Боспорского пролива он основал «Новый Рим» – Константинополь, ставший столицей Восточной Римской империи, в 395 году полностью обособившейся от западной империи – Рима. После смерти императора Феодосия I в 395 году западной частью империи стал управлять Гонорий, а первым императором Восточной империи стал Аркадий. Империя, получившая название Византийской, включала в себя Балканский полуостров, Малую Азию, острова Эгейского моря, Сирию, Месопотамию, Палестину, Египет – юго-восточное Средиземноморье.
Херсонес находился в ведении непосредственно префектуры Востока, а впоследствии – Византийской империи, хотя первоначально не входил в ее состав. Восточная Римская империя, заинтересованная в удобном стратегическом расположении Херсонеса, являвшегося наблюдательным пунктом Византии в Северном Причерноморье, постоянно оказывала городу политическую и материальную помощь, в частности содержала его тысячный военный гарнизон. В середине IV века в результате двадцатилетних войн остготами было создано громадное государство, включавшее в себя Восточную Европу и Северное Причерноморье, королем которого стал остгот Германарих. К этому же времени относится деятельность готского епископа Ульфилы, получившего это звание в Константинополе. Им был создан готский алфавит, на котором он сделал перевод Библии.
Источниками зафиксирован конфликт группы готских племен во главе с Атанарихом и византийского императора Валента в 365–369 годах, завершившийся миром.
В 350 году в Предкавказье появились гунны, которые к 370 году подавили сопротивление местных сарматских племен аланов и через обмелевший Керченский пролив прорвались в Северный Крым, попутно уничтожив Боспорское царство. Археологические раскопки свидетельствуют о том, что в конце IV века на Керченском и Таманском полуостровах все поселения были полностью уничтожены, а крупные города сильно разрушены. На землях Боспорского царства появилось уже другое государство. Выйдя к Перекопу, гунны с вождем Баламбером появились в тылу войска готов, союзников алан, сосредоточившегося на Дону в ожидании гуннского вторжения. Остготы были разгромлены, и государство легендарного Германариха перестало существовать. Последней попыткой остготов вернуть независимость было сражение войска остготов во главе с вождем Винитарием с гуннами на нижнем Днепре в 375 году, закончившееся поражением остготов и гибелью их вождя. Северное Причерноморье стало принадлежать гуннам, в черноморских степях до 412 года находилась главная ставка гуннских вождей. У села Ново-Филиповка Мелитопольского района в «пещере колдуна» обнаружено погребение гуннского времени. Там найдены медные слитки, фрагменты медных сосудов, кузнечный инструмент, каменная наковальня, медная стружка, железные ручки котлов, стрела, зеркало. Аммиан Марцеллин писал: «Племя гуннов, о котором мало знают древние памятники… живет за Меотийскими болотами у Ледовитого океана и превосходит всякую меру дикости».
Часть остготов ушла к визиготам, часть – с гуннами дальше в Европу, часть – во владения Византийской империи. Большая часть готов через Керченский пролив прошла в горный Крым и присоединилась к крымским готам, жившим там со второй половины III века. Готы совместно с аланами по согласованию с византийцами расселились для защиты византийских владений и в окрестностях Херсонеса. При археологических раскопках у сел Скалистое и Лучистое обнаружены готское оружие и аланская керамика. Достоверно известно, что на осовремененном языке готов говорили в Крыму до XVII века. К концу IV века на Крымском полуострове больше не осталось греческих колоний-полисов, кроме Херсонеса. Греческие города-государства были разграблены неоднократными гото-гуннскими вторжениями.
Херсонес являлся главным опорным пунктом Византийской империи на Крымском полуострове весь Y век и в начале VI века. В связи с увеличением присутствия кочевников в Крыму в 488 году в Херсонесе византийцами были отстроены крепостные стены, разрушенные землетрясением, в городе находился гарнизон византийских войск. Сохранилось очень мало письменных свидетельств Y века, касающихся Крыма. Известно, что византийцы именовали Херсонес – Херсоном, он выполнял посреднические торговые функции по снабжению молодой империи хлебом и продовольствием, которые вывозились из Причерноморья и степного Крыма. Византийские торговые корабли имели в длину 25 метров, в ширину – семь и две палубы. Паруса арабского типа позволяли быстро маневрировать по ветру, и суда не нуждались в веслах. Византийские боевые корабли-дромоны имели в длину до 50 метров, в ширину – семь и могли развивать большую скорость. Суда были снабжены мощным тараном, вооружены катапультами, кидавшими зажигательные снаряды весом в полтонны на расстояние до километра. На дромонах находились огнеметы-сифонофоры, заливавшие корабли противника знаменитым «греческим огнем», состоявшим из гудрона, серы и селитры, растворенных в нефти, который горел даже при соприкосновении с водой. Корабли имели металлическую обшивку, защищавшую от таранов противника. В 527 году императором Византийской империи стал Юстиниан I, мечтавший расширить страну до прежних границ Римской империи. Первыми его известными действиями в Крыму были захват и восстановление Боспорского царства, территория которого была наиболее удобна для наблюдения за процессами, проходившими в Северном Причерноморье. В 529 году Юстиниан II принимал в Константинополе гуннского князя Горда и назначил его управлять Боспором. Горд начал с того, что перелил статуи местных божеств на монеты, за что и был убит взбунтовавшимся населением во главе с его братом Муагером. Позже царем Боспора стал потомок одного из бывших царей Тиберий Юлий Диуптун. В Боспоре расселились союзники византийцев – готы под командованием командора Эвксинского Понта (то есть Черного моря) Иоанна и офицеров-готов Годилы и Вадурия. Впоследствии Боспорское царство становится центром византийского административного округа.
К концу IV века на Крымском полуострове больше не осталось греческих колоний-полисов, кроме Херсонеса. Греческие города-государства были разграблены и уничтожены неоднократными гото-гуннскими вторжениями.
По приказу Юстиниана на Южном берегу Крымского полуострова была создана мощная оборонительная система, включавшая несколько опорных пунктов. Основными узлами обороны были построенные византийцами крепости Алустон (Алушта), Горзувиты (Гурзуф) и укрепленный пункт в Симболоне (Балаклава). В конце VI века у Судака существовало византийское береговое укрепление. Византийский историк Прокопий Кесарийский писал: «Что касается городов Боспора и Херсона, которые являются приморскими городами на том же берегу Эвксинского Понта за Меотидским болотом, за таврами и тавроскифами, и находятся на краю пределов Римской державы, то, застав их стены в совершенно разрушенном состоянии, Юстиниан сделал их замечательно красивыми и крепкими. Он воздвиг там и два укрепления, так называемое Алустон и в Горзувитах. Особенно он укрепил стенами Боспор; с давних времен этот город стал варварским и находился под властью гуннов; император вернул его под власть римлян. Здесь же, на этом побережье, есть страна по имени Дори, где с древних времен живут готы, которые не последовали за Теодорихом, направлявшимся в Италию. Они добровольно остались здесь и в мое еще время были в союзе с римлянами, отправлялись вместе с ними в поход, когда римляне шли на своих врагов всякий раз, когда императору было это угодно. Они достигают численностью населения до трех тысяч бойцов, в военном деле они превосходны, и в земледелии, которым они занимаются собственными руками, они достаточно искусны; гостеприимны они больше всех людей. Сама область Дори лежит на возвышенности, но она не камениста и не суха, напротив, земля очень хороша и приносит самые лучшие плоды. В этой стране император не построил нигде ни города, ни крепости, так как эти люди не терпят быть заключенными в каких бы то ни было стенах, но больше всего любили они жить всегда в полях. Так как казалось, что их местность легко доступна для нападения врагов, то император укрепил все места, где можно врагам вступить, длинными стенами и таким образом отстранил от готов беспокойство о вторжении в их страну врагов». Это и была область Мангупа, ставшего позже столицей православного крымского княжества Феодоро.