Sardinia valloitettiin Itä-Rooman keisari Justinianuksen johdolla vuonna 534. Lähetysretki
Belisariuksen johdolla kukistettiin vandaalit, ja Cagliari tuli Bysantin hallintojärjestelmään <unk>ρχωνin (arhonin), maakunnan kuvernöörin, koko Sardinian (Σαρδηνία) vastuussa olevan keisarillisen virkamiehen ja Afrikan eksarkkakunnan alaisena. Gottien sodan aikana, joka raivostui niemimaalla, gootit miehittivät kaupungin lyhyeksi ajaksi ennen kuin se palautettiin bysanttilaisten käsiin. Vuonna 599 jKr. langobardi Agilulfon laivasto hyökkäsi ja ryösti Cagliarin rannikon, mutta paikalliset miliisit lopulta torjuivat sen.