Войны императора Константина привели в 332 г. к установлению мирных отношений с готами. По договору, заключенному Константином с готами, они становились федератами империи. Готы поставляли в римские войска 40 тыс. человек и обязывались не пропускать к дунайской границе другие племена. Римляне должны были выплачивать готам ежегодно денежные суммы и давать продовольствие. Им был разрешен доступ к торговым пунктам на римском берегу Дуная под наблюдением военных и таможенных властей.
Договор Константина создал благоприятные условия для торгового и культурного обмена между правобережными провинциями и областями левобережья Нижнего Дуная. При Константине появилось этнополитическое понятие «Готия», что свидетельствовало о признании империей некоего политического образования за Дунаем под главенством готов. Римляне оказали большое влияние на общественную и военную организацию готов. У готов была наследственная королевская власть, формировалась знать, существовало рабство. Готы занимались плужным земледелием и скотоводством. У них было развито ремесленное производство — гончарное, кузнечное, изготовление оружия и военных приспособлений. Готы умели строить осадные машины и корабли. Они имели собственную письменность и раньше других германских племен приняли христианство в форме арианства.
В середине IV в. на землях Среднедунайской низменности осела новая группа племен. По мнению одних исследователей, они пришли из областей восточнее Карпат, по мнению других — из степей Прикубанья. В источниках больше не упоминаются языги и роксоланы. С приходом этой группы сармат кончилось господство этих племен. Источники IV в. знают сарматов-аргарагантов и сарматов-лимигантов. В 356 г. сарматы вторглись в Паннонию и Верхнюю Мёзию. Констанций II (337-361) в 358 г. во главе римской армии перешел по понтонному мосту Дунай у Сирмия и разбил полчища сарматов во главе с царем Зизаисом. Сарматы вернули римских пленных и выдали заложников; Зизаис стал клиентом Рима. Сарматы-лимиганты, которые жили в пределах отведенной им Константином области, вторглись в Мёзию. Против них выступили с юга римские войска, с севера — царь Зизаис, с востока они были атакованы тайфалами. Сарматы-лимиганты были вынуждены оставить занимаемые ими земли в междуречье верхней Тисы и р. Самош. В Аквинке в 359 г. состоялась встреча Констанция II с сарматами-лимигантами. Сарматы были побеждены и поселены в Италии, Галлии и на Балканах.
В правление Валентиниана I (364-375) на дунайском лимесе еще происходило строительство укреплений и мест торговли с варварами. Однако эти меры не смогли остановить варваров в их движении в пределы империи. В 374 г. квады, недовольные наличием в их стране римских укреплений, выступили против Рима. Соединившиеся квады и сарматы наводнили Паннонию. Были уничтожены два римских легиона, погибло множество провинциального населения. Сарматы вторглись также в Мёзию, но были разбиты Феодосием, будущим римским императором. Летом 375 г. Валентиниан I выступил против квадов из Аквинка. После опустошения страны квадов он вернулся в Паннонию. Император готовился ко второй экспедиции против квадов, но 17 ноября 375 г. умер в Бригеционе при приеме посольства квадов. Лимес Норика прорвали квады и маркоманы, которые дошли до северных областей Адриатики.
Положение на Дунае продолжало осложняться вследствие прихода в эти земли новых народов из глубинных областей Азии. Гунны, которые отделились ранее от основного племени гуннов, появились в пределах империи. Они не были тождественны гуннам Аттилы, которые выступили против Рима в середине V в. Вожди племен образовали союз под главенством гревтунгов, аланов и гуннов. Во главе их стояли Алафей и Сафрак.
В это время ухудшились отношения римлян с готами на левобережье Нижнего Дуная. Причиной послужил отказ императора Валента (364-378) выдать готам 3 тыс. их соплеменников, которые приняли участие в узурпации Прокопия в 365 г. в Византии. Под предлогом освобождения этих готов, находившихся у Валента в качестве пленных во Фракии, готы вторглись в эту провинцию. В 367 г. римское войско под командованием Валента выступило против готов. По мосту, составленному из судов (мост Константина к этому времени уже не существовал), римляне перешли Дунай у правобережной крепости Трансмариска. Готы отступили в горы серров, отождествляемые с горами Бузсу. По мирному договору, заключенному Валентом с королем готов Атанарихом, отношения федератов, установленные еще при Константине, прекращались. Кроме Атанариха, остальным вождям готов было отказано в субсидиях, которые римляне платили готам. Торговля с римлянами могла происходить только в двух определенных пунктах на Дунае. Готы обязывались не переходить дунайскую границу империи.
В 375 г., теснимые гуннами и аланами, готы под командованием Фритигерна и Фарнобия перешли Дунай и с разрешения императора Валента поселились во Фракии. Притеснения римской администрации, трудности с продовольствием, вероломные действия римских военачальников заставили их поднять оружие против римлян. В 378 г. в битве под Адрианополем была уничтожена почти вся римская армия. Погиб и сам император Валент.
Та часть готов, которая осталась за Дунаем под властью Атанариха, пыталась задержать движение гуннов и аланов. На территории современной Молдовы был построен в 375-376 гг. земляной вал, определяемый как «стена Атанариха». Гунны и аланы перешли Днестр там, где готы не ожидали, и оказались у них в тылу. Готы Атанариха отошли к подножиям южных Карпат. Среди них вспыхнули раздоры, и Атанарих был изгнан своими соплеменниками. Он бежал к императору Феодосию в Константинополь, где был принят на римскую службу.