Okres bizantyjski
Afryka Północna zajmowała ważne miejsce w planie cesarza Justyniana, który chciał zjednoczyć Imperium Rzymskie i zniszczyć królestwa germańskie. Jego inwazja na Afrykę została podjęta wbrew radom jego ekspertów (wcześniejsza próba w 468 roku zakończyła się katastrofą), ale jego generał Belisarius odniósł sukces, częściowo dzięki niekompetencji Wandalów. Wylądował w 533 r. z zaledwie 16 000 ludzi, a w ciągu roku królestwo Wandalów zostało zniszczone. Wprowadzono nową strukturę administracyjną, na czele której stanął prefekt pretorianów z sześcioma podległymi mu gubernatorami do spraw cywilnych oraz mistrzem żołnierzy z czterema podległymi mu generałami.
Pacyfikacja Afryki zajęła jednak kilkanaście lat, częściowo z powodu oporu plemion w Mauretanii przed przywróceniem uporządkowanego rządu, a częściowo dlatego, że wsparcie dla armii w ludziach i pieniądzach było słabe, co prowadziło do częstych buntów. Niezwykły program fortyfikacji – z których wiele przetrwało – został szybko zbudowany przez następcę Belizariusza, Salomona. Niektóre z nich były twierdzami garnizonowymi w regionie granicznym, który, jak się wydaje, rozciągał się, przynajmniej przez pewien czas, na południe od Aurès, a następnie na północ od Tubunae do Saldae. Jednak wiele zachowanych miast w głębi kraju również posiadało solidne mury – np. Thugga i Vaga (Béja, Tunezja). Po śmierci Justyniana (565) pojawiły się dalsze trudności z plemionami mauretańskimi (Mauri), ale najpoważniejsze szkody wyrządzili koczowniczy Louata z Pustyni Libijskiej, którzy kilkakrotnie zapuszczali się daleko w głąb Tunezji.
Afryka pokazuje wiele przykładów ogromnej pomocy udzielonej przez Justyniana w budowaniu – a zwłaszcza dekorowaniu – kościołów i przywracaniu chrześcijańskiej ortodoksji, chociaż pozostali przy życiu donatyści byli nieuchronnie prześladowani. Poważnie osłabiony, choć był pod Wandalami, kościół afrykański zachował pewne ślady swego wigoru, gdy prowadził opozycję kościołów zachodnich wobec polityki teologicznej cesarzy w Konstantynopolu – np. tych samego Justyniana, a także Herakliusza i Konstansa II bezpośrednio przed najazdami arabskimi.
Niewiele wiadomo o okresie bizantyjskim w Maghrib po śmierci Justyniana. Wzrosła potęga elementu wojskowego w prowincjach, a pod koniec VI wieku wprowadzono nowego urzędnika, egzarchę, którego uprawnienia były prawie wicegubernatorskie. Warunki ekonomiczne pogorszyły się z powodu rosnącego braku bezpieczeństwa, a także notorycznej korupcji i wymuszeń ze strony administracji, choć nie sposób powiedzieć, czy w Afryce było gorzej niż w innych częściach Cesarstwa Bizantyjskiego. Pewne jest, że populacja miast stanowiła jedynie niewielką część tego, co w IV wieku. Dwór Konstantynopola miał tendencję do zaniedbywania Afryki z powodu bardziej bezpośrednich zagrożeń na wschodnich i bałkańskich granicach. Tylko raz w swojej ostatniej fazie była sceną ważnego wydarzenia historycznego; w 610 r. Herakliusz, syn ówczesnego egzarchy afrykańskiego, popłynął z Kartaginy do Konstantynopola w buncie przeciwko niepopularnemu cesarzowi Fokasowi i w tym samym roku objął po nim władzę. W 619 r. okazało się, że Afryka nadal miała pewne znaczenie dla imperium; Persowie opanowali znaczną część wschodu, w tym Egipt, i tylko Afryka była w stanie zapewnić pieniądze i rekrutów. Herakliusz myślał nawet o opuszczeniu Konstantynopola i udaniu się do Kartaginy, ale przeszkodziły mu w tym nastroje społeczne w stolicy.
Wobec braku dowodów na okres bizantyjski i jeszcze większej niejasności wokół okresu arabskich najazdów i podbojów (643-698) oraz jego bezpośrednich następstw, wnioski dotyczące stanu Maghrib pod koniec panowania bizantyjskiego są spekulatywne. Znaczna jego część znajdowała się w rękach grup plemiennych, wśród których poziom kultury rzymskiej był w wielu przypadkach bez wątpienia znikomy. Nawet przed rozpoczęciem arabskich ataków, obraz wydaje się być taki, że cywilizacja łacińska i język łaciński stale znikają z całego Maghrebu, z wyjątkiem nadmorskich obrzeży Tunezji, a rozwijają się i ekspandują większe grupy plemienne, z których niektóre, choć nie wszystkie, były chrześcijańskie. Również administracja bizantyjska była w pewnym sensie obca dla ludności łacińskiej. Siły wojskowe wysłane z Konstantynopola, by powstrzymać inwazję, okazały się ostatecznie niewystarczające, choć arabski podbój regionu nie mógł być pewny, dopóki Kartagina nie została zdobyta i zniszczona, a posiłki drogą morską uniemożliwione. Najbardziej zdecydowany opór wobec Arabów stawiały koczownicze plemiona libijskie zamieszkujące okolice gór Aurès. Zniszczenia na terenach zamieszkałych podczas wcześniejszych ataków, które były jedynie wielkoskalowymi wyprawami rabunkowymi, były z pewnością ogromne. Uważa się, że życie miejskie, a nawet uporządkowany system rolniczy niemal zanikły w tym czasie, choć niektórzy uczeni sądzą, że pewne ich minimum przetrwało do najazdów większych grup koczowniczych, w szczególności Banū Hilāl, w XI wieku. Łacina była nadal w użyciu w chrześcijańskich epitafiach w El-Ngila w Trypolitanii, a nawet w Kairouan (Al-Qayrawān) w X i XI wieku. Jednak w całym Maghrib konwersji różnych grup ludności do islamu szybko arabizowane większość regionu w języku i kulturze, choć modalności tych głębokich zmian pozostają niejasne.
Belgijski uczony Henri Pirenne sformułował teorię, szeroko dyskutowane, że zasadnicza przerwa między starożytnych i średniowiecznych światów europejskich przyszedł, gdy jedność Morza Śródziemnego została zniszczona nie przez germańskie, ale przez arabskie inwazje. Historia Maghribu jest ważnym elementem w tej debacie, ponieważ można tam zaobserwować całkowite zastąpienie wielowiekowego systemu politycznego, społecznego, religijnego i kulturowego przez inny w krótkim czasie.