במהלך המאה הרביעית התנצרה האימפריה הרומאית בשלבים, ובירתה עברה לקונסטנטינופוליס, היא איסטנבול של ימינו. כנסיות ורחובות שנבנו לאורך התקופה שינו את אופייה של ירושלים, שהפכה לעיר נוצרית.
בעיר התקיימה קהילה יהודית מצומצמת, לפחות בחלק מהתקופה, ויהודים הורשו לעלות להר הבית בתשלום על מנת לבכות את חורבנו בתשעה באב. למרות קדושתה של העיר בעיני הביזנטים, היא לא הפכה בשום שלב לבירת האימפריה, ואף לא שימשה כבירת מחוז.