Anche quando la città antica era ormai in rovina e i suoi monumenti crollavano per l'abbandono, la conservazione delle mura urbane di Roma non venne mai meno.
Gli avvenimenti drammatici che colpirono la città, a partire dal sec. VI, modificarono la pianta e l'aspetto di Roma: le invasioni barbariche, la dominazione bizantina, le epidemie e le carestie decimarono la popolazione che si concentrò lungo l'ansa del Tevere e nell'antica zona monumentale del Campo Marzio. Il Tevere, pur rappresentando da una parte un rischio costante per le frequenti piene, costituì un elemento essenziale per la sopravvivenza e la continuità della città, rappresentando un insostituibile mezzo di comunicazione con l'esterno e di approvvigionamento di acqua potabile per gli abitanti.
Sebbene le Mura di Aureliano nell'Alto Medioevo da un punto di vista difensivo non costituissero più una garanzia, sia perché alcuni tratti versavano in gravi condizioni, sia perché la loro estensione impediva un continua e completa sorveglianza, di fatto esse continuarono ad avere un forte valore simbolico e, per lo meno fino al sec. IX, anche giuridico di definizione topografica della città e quindi della natura sacra di Roma. Gli stessi pellegrini in visita alla città rimanevano impressionati al momento del loro arrivo proprio dall'imponenza delle mura che incutevano rispetto e ammirazione e molti pontefici promossero interventi di restauro delle Mura, sia per proteggere la città e i tesori cristiani in essa conservati dai pericoli (rappresentati soprattutto dal mondo islamico), sia per affermare il potere papale come potere centrale della città. Il Liber pontificalis ricorda i restauri effettuati da papa Sisinnio nel 708, da Gregorio II nel 725 (che fa restaurare il circuito partendo da Porta S. Lorenzo) e da Gregorio III (731-741).
Ad Adriano I (772-795) si deve poi un importante restauro delle fortificazioni cittadine (compiuto entro il 791), reso necessario dai danni provocati dall'assedio longobardo del 756. In tale operazione, che riguardò in primo luogo le porte Salaria, Ostiense e Portuense, furono impegnati tutti i braccianti del patrimonio ecclesiastico e tutte le comunità cittadine della Tuscia e della Campagna romana, nonché gli stessi romani. Fu il primo intervento complessivo per la difesa della città operato in epoca medioevale e acquistò anche il significato di una rinascita di una coscienza di sé.
Di fatto tuttavia la cinta muraria non proteggeva dagli attacchi via acqua; ben presto si sentì dunque la necessità di fortificare la foce del Tevere (e dunque Ostia) con la costruzione di un campo trincerato, denominato Gregoriopolis, intorno alla borgo. Ma dato che anche questa nuova munizione non riuscì nell'846 a impedire che i saraceni saccheggiassero la basilica di S. Pietro, Leone IV ordinò la fortificazione del Vaticano. Analogamente, i pontefici Gregorio V (996-999) e Gregorio VI (1045-1046) stabilirono la recinzione con mura delle due basiliche extra muros di S. Paolo e di S. Lorenzo e dei borghetti sviluppatisi intorno a loro, che acquisteranno il nome rispettivamente di Johannipolis e Laurentiopolis.