En réponse à ce que l’on appelle la « crise » du IIIe siècle, période marquée par diverses vagues d’incursions barbares sur le sol gaulois et les conséquences qui en découlèrent, les empereurs ont radicalement transformé le mode d’administration des provinces. L’augmentation considérable du nombre des fonctionnaires, la répression pour endiguer une violence sociale accrue, des dispositions en vue de remédier au déclin démographique, la transformation du système fiscal ont alors reposé sur un nouveau découpage du territoire. La fin du IIIe siècle et les IVe et Ve siècles ont ainsi été ponctués par une série de réformes qui ont plusieurs fois modifié la carte administrative qui prévalait jusqu’alors.

- Carte administrative des Gaules d’après la Notitia Galliarum + Eglises gauloises représentées au concile d’Arles de 314
Dès avant 300, la Gaule fut divisée en deux diocèses, un au nord avec, pour siège, Trèves, l’autre au sud, avec Vienne pour chef-lieu. Inaugurée par Dioclétien et parachevée sous Constantin, soucieux de mieux organiser leur Empire qui venait de surmonter des difficultés de tous ordres, une première réforme divisa le Midi de la Gaule en plusieurs provinces : à l’ouest du Rhône, l’Aquitaine et la Narbonnaise Première qui correspond à peu près à l’actuelle région de Languedoc-Roussillon ; à l’est du fleuve, la Viennoise qui regroupe les cités de la vallée du Rhône et celle de Marseille, la Narbonnaise Seconde qui s’étend sur la basse Provence et, tout à l’est, la province des Alpes Maritimae alors accrue par l’adjonction des cités de Digne et d’Embrun qui dépendaient jusqu’alors respectivement de la Narbonnaise et des Alpes cottiennes. Embrun en devint le chef-lieu, à la place de Cimiez.
Apparemment réunie à la Viennoise au plus tard en 355-356, la Narbonnaise Seconde reparaît dans les sources à partir de 381 ; vers 407, la Notitia Galliarum fournit la liste de ses cités, Apt, Riez, Fréjus, Gap, Sisteron et Antibes, et le nom de sa capitale – on disait alors métropole –, Aix. Devenue résidence du gouverneur – un praeses, comme le précise la Notitia Dignitatum – et centre d’une région qui lui donne de contrôler presque tout le bassin de la Durance et une large part de la basse Provence orientale, Aix était donc appelée à exercer une fonction politique et administrative qu’elle n’a pourtant remplie que par intermittence, car la Narbonnaise Seconde paraît avoir été de nouveau supprimée dans le troisième quart du Ve siècle, puis récréée peu avant la fin de l’Empire en Occident. C’est dire que son rôle a été bien moindre que celui d’autres chefs-lieux de province du Midi ou d’une ville comme Arles qui a connu, au Ve siècle, une éclatante promotion dont elle a d’ailleurs payé le prix à cause des convoitises qu’elle a suscitées.
À la fin du IVe siècle ou au début du Ve siècle, sous la pression des Barbares, la préfecture du prétoire passa, en effet, de Trèves à Arles, disposition qui fit de cette dernière la capitale administrative des Gaules. Bénéficiant de ce fait d’un prestige qui l’a fait célébrer par Ausone comme Gallula Roma Arelas (« la petite Rome des Gaules »), Arles fut à l’occasion le lieu de résidence de l’empereur qui y fit installer de grandes manufactures d’État. L’émergence progressive des royaumes barbares entraîna cependant une certaine instabilité et, dans le cours du siècle, Arles fut ainsi régulièrement assiégée. Par les Wisigoths d’Alaric d’abord, qui après avoir pris Rome et s’être installés à l’ouest du Rhône, y font des incursions régulières (426, 452, 458). Par les Burgondes ensuite, qui ont progressivement gagné Valence, Die et Embrun, puis poussé jusqu’à la Durance. Ce processus a culminé avec le passage de l’ensemble de la Provence – et donc de la cité d’Aix – au pouvoir des Wisigoths en 476, puis des Ostrogoths en 508, des Francs, enfin, en 536 ou 537.
Si ce contexte troublé a motivé une relative instabilité des villes, leur place et leur histoire même montrent qu’elles ont aussi continué d’être des enjeux politiques, économiques et symboliques importants, dans un contexte où les sociétés eurent sans doute un caractère moins ruralisé qu’on l’a longtemps pensé. Comme en témoignent régulièrement les découvertes, c’est par les grandes villes telles Marseille et Arles qu’est toujours passé, en effet, le grand commerce international, et cette dernière est restée tout au long de la période, le centre du pouvoir et de l’administration.
Mais cette période de l’Antiquité tardive est aussi celle de l’évangélisation des Gaules dont les premiers témoins sont les communautés chrétiennes de Lyon et Vienne, connues en 177 par leurs martyrs. En 258, comme nous l’apprend une lettre de Cyprien de Carthage, Arles a déjà un évêque, et un demi-siècle plus tard la liste des Églises présentes au concile d’Arles de 314 atteste l’existence en Provence de cinq autres communautés à Marseille, Nice, Apt, Orange et Vaison. Convoqué quinze mois à peine après que Constantin eut accordé aux chrétiens la liberté de culte, et dix mois seulement après celui de Rome, ce concile, qui avait pour objet de faire cesser les divisions au sein des communautés chrétiennes, est révélateur de la crise qui déchirait alors l’Église, mais aussi du poids que les affaires ecclésiastiques ont désormais dans la vie de l’Empire. Il esquisse, enfin, une première carte des implantations chrétiennes en Occident.
Ces communautés chrétiennes avaient traversé sans difficultés les grandes persécutions du IIIe siècle et du début du IVe siècle et certaines d’entre elles comptaient des fidèles appartenant à une classe sociale élevée et fortunée comme en atteste, au musée d’Arles, l’impressionnante série de sarcophages, témoignage saisissant de la conversion précoce et massive de l’aristocratie au christianisme. C’est donc au sein d’une société qui tout en étant majoritairement rurale, reste profondément urbaine et aussi fortement imprégnée de religiosité, civique et dévotionnelle à l’égard de tout un panthéon encore très vivant, que la religion chrétienne s’est lentement imposée, portée par les préférences des princes qui demeurent aussi chefs de la religion officielle en leur qualité de pontifex maximus, c’est-à-dire de pontife suprême. Leur conversion a fait d’une certaine manière du christianisme la religion officielle de l’empire.