Die Instabilität durch die Wanderungen germanischer Völker führten zum Kontrollverlust des römischen Reiches über Mitteleuropa. Nach dem Einfall der Westgoten in Norditalien 401 wurden die Truppen aus Vindonissa abgezogen, was das Ende der römischen Verwaltung in der Schweiz bedeutete. In Zürich wurde das Kastell aufgegeben, die Rheingrenze nicht mehr bewacht, und alemannische Gemeinschaften siedelten sich an. Der Lindenhof blieb eine Schutzfestung und Kultstätte. Turicum verlor seinen städtischen Charakter, und ein Seeanstieg nach 400 führte zum Verlust von Uferbereichen.. Die Limmatbrücke existierte wahrscheinlich nicht mehr, die Bevölkerung nahm ab und das Umland verwilderte.

Die politische Instabilität und die Wanderungen germanischer Völker führten zum Kontrollverlust des römischen Reiches über Mitteleuropa. Nach dem Einfall der Westgoten in Norditalien 401 wurden die römischen Truppen aus Vindonissa abgezogen, was das Ende der römischen Verwaltung in der Schweiz bedeutete. In Zürich wurde das Kastell aufgegeben, die Rheingrenze nicht mehr bewacht, und alemannische Gemeinschaften siedelten sich an. Sie nutzten die römische Infrastruktur, mieden aber die Steingebäude und bauten Holzhäuser. Der Lindenhof blieb eine Schutzfestung und Kultstätte. Um 480 n. Chr. war Zürich umstrittenes Gebiet der Ostgoten, Alemannen und Burgunder. Turicum verlor seinen städtischen Charakter, und ein Seeanstieg nach 400 führte zum Verlust wichtiger Siedlungsbereiche. Die Limmatbrücke existierte wahrscheinlich nicht mehr, die Bevölkerung nahm ab, und das Umland verwilderte.

Die anhaltende politische Instabilität durch die zunehmenden Wanderbewegungen der Völker nach Westen und weitere Hunneneinfälle führten dazu, dass das römische Reich allmählich seine Kontrolle über Mitteleuropa verlor. Infolge des Einfalls der Westgoten in Norditalien im Jahr 401 wurden die römischen Truppen von Vindonissa abgezogen und es kam zum Ende der römischen Verwaltung in der Schweiz. In Zürich wurde das Kastell, fünfzig Jahre nach seinem Bau, aufgegeben. Die Rheingrenze wurde nicht mehr bewacht und im Umland Zürichs siedelten sich alemannische Gemeinschaften an. Diese nutzten das römische Strassennetz, mieden aber die römischen Steingebäude der Stadt und bauten in unmittelbarer Nähe ihre Holzhäuser auf. Sie lebten in Gehöften und betrieben Ackerbau und Viehzucht. Ein Bevölkerungsrückgang setzte ein, das kultivierte Umland des Ortes verwilderte und die Wiederbewaldung ehemals gerodeter Gebiete setzte ein. 

Der Lindenhof mit dem Kastell behielt seine Funktion als Schutzfestung und Kultstätte bei.

Um 490 n. Chr. befand sich Zürich im Grenzgebiet zwischen den Herrschaftsgebieten der Alemannen im Norden, der Burgunder im Westen und des Reichs des Odovakar im Süden.

Bis 500 vergrösserte das aus dem heutigen Nordfrankreich stammende fränkische Geschlecht der Merowinger unter König Chlodwig seinen Machtbereich aus und beherrschte grosse Gebiete des heutigen Frankreich und die ehemaligen Gebiete der Alemannen im Elsass. 

Zürich verlor zunehmend seinen städtischen Charakter und der allmählicher Seeanstieg nach 400 führte zum Verlust von wichtigen Bereichen der Siedlung am linken Limmatufer und im Gebiet südlich des St. Peter-Hügels. Eine kleine Friedhofkirche mit Gräberfeld befand sich auf dem St. Peter-Hügel. Es ist wahrscheinlich, dass die Limmatbrücke nicht mehr existierte.

In Zürich, gelegen im Niemandsland zwischen grossen Herrschaftsgebieten, übernahmen gegen Ende des Jahrhunderts vermehrt Personen mit Verbindungen zum fränkischen Adel Verwaltungsaufgaben und sprachen im Namen des Königs Recht. So gelangte die Region allmählich in den Herrschaftsbereich des fränkischen Reiches.

Nach 540 liessen sich Gruppen aus Nordfrankreich und Belgien in ehemaligen spätrömischen Kastellen nieder und übernahmen Verwaltungsaufgaben. Das Gebiet der heutigen Schweiz geriet in den Herrschaftsbereich der Merowinger. Alemannen wanderten um 600 unter fränkischer Führung über den Rhein ins östliche Mittelland. Die spätrömische Kultur mischte sich mit der der neuen Bevölkerung, und die germanische Sprache setzte sich durch. Merowingische alemannische Herzöge verwalteten die Region, wodurch sich erstmals seit fast 200 Jahren eine neue politische Machtstruktur etablierte.

Nach 540 siedelten sich Gruppen aus Nordfrankreich und Belgien in der heutigen Schweiz an, übernahmen Verwaltungsaufgaben und sprachen Recht im Namen des Königs. Das Gebiet kam unter die Herrschaft der Merowinger. Um 600 wanderten Alemannen unter fränkischer Führung ein und ließen sich im östlichen Mittelland nieder. Die spätrömische Kultur vermischte sich mit der der neuen Bevölkerung, und die germanische Sprache setzte sich durch. Alemannische Herzöge, eingesetzt von den Merowingern, verwalteten die Region und etablierten eine neue politische Machtstruktur.

Nach der Unterwerfung der Alemannen durch christliche Franken intensivierte sich die missionarische Tätigkeit und es kam es zu  Klostergründungen. Die Christianisierung der Bevölkerung fällt in diese Zeit. Am Ort des heutigen St. Gallen liess sich der irische Mönch Gallus nieder und verkündete das Christentum. Es entstanden die ersten Körpergräber.

Holzbauten, Erdgrubenhäuser und Einzelhöfe im Umland prägten das Stadtbild Die Menschen lebten in ebenerdigen Holzhäusern gemeinsam mit ihren Tieren unter einem Dach. 

Es entstanden die ersten frühchristlichen Versammlungsorte. Eine kleine christliche Klostergemeinschaft mit Holzkirche bestand vermutlich am Ort des heutigen Fraumünsters. Auf der rechter Limmatseite und bei der Wolfbachbrücke breiteten sich entlang des bestehenden Wegnetzes einzelne Höfe aus.

Nach der Unterwerfung der Alemannen durch die Franken kam es zu vermehrten Klostergründungen. Um 600 wurde der Bischofssitz von Vindonissa nach Konstanz verlegt. Der irische Mönch Gallus verkündete das Christentum in St. Gallen. 

Frühmittelalterliche Holzbauten und Einzelhöfe prägten das Stadtbild von Ziurichi, dessen deutscher Name erstmals beim Geographen von Ravenna um 680 genannt wird. Die Menschen lebten in einstöckigen Holzhäusern mit ihren Tieren. Eine kleine christliche Klostergemeinschaft bestand vermutlich am Ort des heutigen Fraumünsters. Alemannische Gräber bei der St.-Peter Kirche sind archäologisch nachgewiesen