Durante il periodo delle invasioni barbariche, Salerno, grazie anche alla sua posizione geografica, evitò, in parte, la sorte di molte altre città italiane che subirono continue devastazioni e saccheggi a malapena contenuti dalle forze dell'impero Romano. Alla caduta dell'Impero Romano d'Occidente gli imperatori romani di Bisanzio prendono sotto tutela le città maggiori dell'Italia meridionale che, peraltro, non avevano mai dismesso i legami col mondo ellenico. Nel 536 il generale bizantino Belisario libera Roma, Napoli e Salerno dai Visigoti; Salerno viene incorporata nel Ducato bizantino di Napoli. Nel 552 il Goto Totila viene sconfitto dal generale bizantino Narsete e nell'anno seguente i Goti, con la battaglia dei monti Lattari, vengono definitivamente allontanati dalla penisola, mentre Salerno entra nel dominio dell'Impero di Bisanzio. Il periodo bizantino dura per circa 120 anni, durante i quali il ruolo della città fu essenzialmente quello di avamposto nord-occidentale dell'Impero, come testimoniano il rafforzamento del sistema difensivo della città, con grandi opere di fortificazione, e la costruzione dell'imponente "Turris Maior" del castello, che rappresenta uno fra i rari esempi di architettura militare bizantina in Italia.

La presenza dei bizantini sul nostro territorio giovò molto alla nostra città, che rinnovò il suo aspetto urbano, riutilizzando e ampliando le strutture già esistenti. L'antico Foro Romano, in una nuova cornice architettonica, continuò a costituire il centro vitale della città; il tempio capitolino divenne una chiesa consacrata a S. Sofia, mentre la basilica romana fu riadattata a sede del pretorio bizantino, probabilmente nella stessa area che fu anche, nei secoli successivi, occupata dal maggiore edificio giudiziario della città; furono, inoltre, aperte nelle mura altre sei porte: la Respizzi, la Nocerina, la Rateprandi, la Porta di Mare, la Elina e la Rotese.
In quel lasso di tempo Salerno rimase nell'ambito della cultura ellenistica ed in contatto con la corte bizantina, che restava erede non solo della cultura romana in senso lato, ma anche baluardo di civiltà e di circolazione del sapere. Sebbene non ci siano documenti a sostegno di questa tesi, alcuni studiosi fanno risalire proprio a questo periodo il concepimento di un corpus organizzato di pratiche e di nozioni che in seguito avrebbero dato luogo all'insegnamento della Scuola Medica Salernitana. Il periodo bizantino a Salerno termina nel 646, quando il longobardo Zottone, che aveva occupato il Sannio e fondato il ducato di Benevento, riesce ad impadronirsi delle difese costiere bizantine e quindi della città.