Nei secoli finali dell’impero la città cambia aspetto: dal IV-V secolo le antiche domus aristocratiche cadono in rovina e vengono riparate o ristrutturate con materiali poveri, come il legno e l’argilla. Anche l’edilizia pubblica subisce radicali mutamenti: lo testimonia la sorte del teatro, chiuso agli spettacoli e divenuto cava di materiali per la costruzione della prima cattedrale che gli sorge a fianco. È proprio il cristianesimo il fermento di un profondo processo di rinnovamento non solo civile e religioso, ma anche urbanistico, che a partire dalla creazione della sede episcopale polarizzerà lo sviluppo della città nei secoli a venire. All’arrivo del primo vescovo Massimo, consacrato tra il 371 e il 397, la comunità cristiana torinese doveva essersi formata da tempo e già venerava i martiri locali Solutore, Avventore e Ottavio, in un oratorio funerario situato nel cimitero fuori dalla porta occidentale della città.

Massimo, vescovo di forte personalità e vigorosa azione pastorale, dota la diocesi delle prime strutture e fonda la cattedrale, dove nel 398 si raduna un importante sinodo dei vescovi delle Gallie. Questa prima chiesa è identificabile nella basilica del Salvatore, scoperta e rinterrata nel 1909, ma rimessa in luce dagli scavi archeologici condotti tra il 1996 e il 2008 nell’area del Duomo. Ne sono emerse tracce importanti anche per la ricostruzione delle complesse vicende delle altre due chiese di San Giovanni e Santa Maria, che componevano il gruppo delle tre basiliche gemelle demolite a fine Quattrocento per la costruzione del Duomo attuale. Il notevole complesso monumentale della cattedrale paleocristiana si completa tra la fine del V secolo e i primi decenni del VI, in anni di relativa pace e buone disponibilità economiche, poi gli avvenimenti della guerra fra Goti e Bizantini (535-553) e la conquista longobarda, che raggiunge Torino intorno al 570, segnano il definitivo collasso dell’organizzazione civica.