Le donatisme continuera à attirer de nombreux partisans à Césarée, au point que saint Augustin doit intervenir pour les ramener à la religion catholique. La ville connaît une accalmie. Mais la puissance romaine est sérieusement ébranlée et, en 430, les Vandales déferlent sur l'Afrique. Césarée est occupée. La domination vandale, qui prend fin en 533, est remplacée par celle des Byzantins qui prennent possession de l'ancien empire romain. Césarée est occupée, mais elle a perdu son rang de capitale. Les révoltes et les guerres vont finir de la ruiner et de la ravaler au rang de ville de second plan. Il subsiste de nombreux vestiges de l'époque romaine : maisons, thermes, théâtre et surtout une profusion de statues, dont un grand nombre est conservé au musée de Cherchell. Il faut citer les mosaïques, notamment celle de la fontaine de Neptune, qui représente le dieu de la mer et les Néréides et qui compte parmi les plus belles de l'antiquité. L'art chrétien est assez bien représenté avec des sarcophages sur lesquels figurent des scènes habituelles comme l'adoration des Anges ou encore l'histoire de Jonas.
