Den bysantinska perioden
Nordafrika hade en viktig plats i kejsar Justinianus plan för att återförena det romerska riket och förstöra de germanska rikena. Hans invasion av Afrika genomfördes mot sina experters inrådan (ett tidigare försök 468 hade misslyckats katastrofalt), men hans general Belisarius lyckades, delvis på grund av vandalisk inkompetens. Han landsteg 533 med endast 16 000 man, och inom ett år var det vandaliska riket förstört. En ny administrativ struktur infördes, som leddes av en pretorianprefekt med sex underordnade guvernörer för civila frågor och en soldatmästare med fyra underordnade generaler.
Det krävdes dock ett dussintal år för att pacificera Afrika, dels på grund av stammarnas motstånd i Mauretanien mot att ett ordnat styre återupprättas, dels på grund av att stödet till armén i form av män och pengar var dåligt, vilket ledde till frekventa myterier. Ett anmärkningsvärt program av befästningar – av vilka många finns bevarade – byggdes snabbt under Belisarius’ efterträdare Salomo. Några var garnisonsfort i gränsregionen, som återigen verkar ha sträckt sig, åtminstone under en tid, söder om Aurès och sedan norrut från Tubunae till Saldae. Men många överlevande städer i inlandet var också utrustade med rejäla murar – t.ex. Thugga och Vaga (Béja, Tunisien). Det fanns ytterligare svårigheter med de mauretanska stammarna (Mauri) efter Justinians död (565), men den allvarligaste skadan orsakades av de nomadiska Louata från den libyska öknen, som vid flera tillfällen trängde långt in i Tunisien.
Afrika uppvisar ett antal exempel på den massiva hjälp som Justinianus gav för att bygga – och framför allt dekorera – kyrkor och för att återupprätta den kristna ortodoxin, även om överlevande donatister oundvikligen förföljdes. Trots att den afrikanska kyrkan var allvarligt försvagad under vandalerna behöll den vissa spår av sin styrka när den ledde de västerländska kyrkornas motstånd mot kejsarnas teologiska politik i Konstantinopel – t.ex. kejsarna i Konstantinopel, Justinianus själv och även Herakles och Konstans II omedelbart före de arabiska invasionerna.
Vidare lite är känt om den bysantinska perioden i Maghreb efter Justinianus död. Det militära elementets makt i provinserna växte, och i slutet av 600-talet infördes en ny tjänsteman, exarken, vars befogenheter nästan var vicekonungala. De ekonomiska förhållandena försämrades på grund av den ökande osäkerheten och även den ökända korruptionen och utpressningen inom administrationen, även om det är omöjligt att säga om detta var värre i Afrika än i andra delar av det bysantinska riket. Det är säkert att städernas befolkning endast utgjorde en liten del av vad den hade varit på 400-talet. Domstolen i Konstantinopel tenderade att försumma Afrika på grund av de mer omedelbara farorna vid gränserna i öster och på Balkan. Endast en gång under dess senaste fas var det platsen för en viktig historisk händelse. 610 seglade Heraklius, son till den dåvarande afrikanska exarken, från Karthago till Konstantinopel i en revolt mot den impopuläre kejsaren Phocas och efterträdde honom samma år. Att Afrika fortfarande var av viss betydelse för kejsardömet visade sig år 619; perserna hade övertagit stora delar av öst, inklusive Egypten, och endast Afrika verkade kunna tillhandahålla pengar och rekryter. Herakles tänkte till och med lämna Konstantinopel för Karthago, men hindrades av den folkliga känslan i huvudstaden.
Med tanke på bristen på bevis för den bysantinska perioden, och den ännu större oklarhet som omgärdar perioden med arabiska räder och erövringar (643-698) och dess omedelbara efterdyningar, är slutsatserna om tillståndet i Maghreb vid slutet av det bysantinska styret spekulativa. En stor del av området var i händerna på stamgrupper, bland vilka nivån på den romerska kulturen i många fall utan tvekan var försumbar. Redan innan de arabiska angreppen började verkar bilden vara att den latinska civilisationen och det latinska språket kontinuerligt försvann från hela Maghreb utom längs Tunisiens kuststräcka, och att större stamgrupper utvecklades och expanderade, varav en del, men inte alla, var kristna. Dessutom var den bysantinska administrationen på sätt och vis främmande för den latinska befolkningen. De militära styrkor som skickades från Konstantinopel för att hejda invasionen var i slutändan otillräckliga, även om den arabiska erövringen av regionen inte kunde säkras förrän Karthago hade erövrats och förstörts och förstärkningar till sjöss hade stoppats. Det mest beslutsamma motståndet mot araberna kom från nomadiska libyska stammar som bodde i området kring Aurèsbergen. Förstörelsen i de bosatta områdena under de tidigare angreppen, som inte var mycket mer än storskaliga plundringsexpeditioner, var säkerligen enorm. Det har hävdats att stadslivet och till och med ett ordnat jordbrukssystem nästan försvann vid den här tiden, även om vissa forskare anser att ett minimum av detta överlevde fram till invasionerna av större nomadiska grupper, i synnerhet Banū Hilāl, på 1000-talet. Latin användes fortfarande för kristna epitafier i El-Ngila i Tripolitanien och till och med i Kairouan (Al-Qayrawān) under 900- och 1000-talen. I hela Maghrib omvandlades emellertid olika befolkningsgruppers konvertering till islam snabbt till arabiska språk och kultur i större delen av regionen, även om formerna för dessa djupgående förändringar förblir oklara.
Den belgiske forskaren Henri Pirenne formulerade en teori, som diskuteras flitigt, om att den väsentliga brytningen mellan den antika och den medeltida europeiska världen skedde när Medelhavets enhet förstördes, inte av de germanska utan av de arabiska invasionerna. Maghrebins historia är ett viktigt inslag i denna debatt, för där kan man se hur ett sekelgammalt politiskt, socialt, religiöst och kulturellt system fullständigt ersattes av ett annat inom en kort tidsperiod.