При императоре Диоктелиане (284-305 гг. н.э.) начинается процесс разделения Римской империи на Восточную и Западную. «Великий Рим» постепенно превращается в провинциальный город, гордый лишь своим величественным прошлым. Константин переносит центр империи в Византий, который стал называться Константинополем (330 г.). Широко распространяется христианство. Однако традиции старой литературы еще продолжают жить, и время от времени появляются авторы, которые пытаются их продолжать. Хранителями старой литературы являются и школы, в которых читают и изучают памятники римской литературы. В кружке оратора и поэта Симмаха (около 350-410 гг. н.э.) культивируются старые жанры римской поэзии, комментируются и изучаются старинные авторы. Поэт Децим Магн Авсоний (около 310-395 гг. н.э.) — уроженец галльского города Бурдигалы, занимает высокие должности и пользуется покровительством императора Валентиниана I и его сына Грациана. В многочисленных произведениях Авсоний прославляет своих покровителей. Образованный, начитанный в древних авторах, он пересыпает произведения многочисленными цитатами. В переписке с друзьями и эпиграммах он дает живые зарисовки современного ему галльского общества. Однако его многочисленные произведения в большинстве случаев носят подражательный характер и перегружены всевозможной ученостью. Интерес представляет его поэма «Мозелла» (около 370 г.), в которой он описывает свое путешествие по Мозелю. Красоты реки, живописность ее берегов, игра волн привлекают пристальное внимание поэта. Поэма свидетельствует о том, что умение изображать природу достигает известных успехов в поэзии этого времени. Однако отдельные художественные находки не могут скрыть отсутствие глубокого содержания в римской литературе эпохи упадка. Авсоний, как и другие поэты этого времени, пишет центоны («лоскутные произведения»), состоящие из искусно подобранных стихов римских поэтов прежнего времени (Вергилия и др.). Прозаики также заняты не столько созданием оригинальных произведений, сколько составлением различных «сокращений» обширных трудов предшествующих писателей (Аврелий Виктор «Биография Цезарей», Евтропий «История Рима» и др.).
Среди историков этого времени выделяется Аммиан Марцеллин (около 330-400 гг. н.э.), написавший «Деяния», начатые им с той даты, на которой оборвал свою историю Тацит (с принципата Нервы). Его труд состоял из 31 книги, от которых до нас дошли с 14 по 31. Возвеличивая Древний Рим, Аммиан прославляет императора Юлиана, пытавшегося возродить языческую религию. Используя многочисленные источники, Аммиан рисует запоминающиеся образы римских императоров, описывает придворную жизнь, рассказывает о многочисленных войнах.
В честь западного императора Гонория составляет свои стихотворения поэт Клавдий Клавдиан (ум. в 404 г н.э.). В период борьбы между западным и восточным правителями империи он воспевает величие старого Рима и смеется над нравами восточного константинопольского двора. Талантливый поэт, мастер стихотворной речи, Клавдиан создает изящную, полную блеска поэму «Похищение Прозерпины», в которой языческая мифология получает блестящую разработку.
Некоторые жанры повествовательной литературы — переводы греческих произведений позднего времени («Деяния Александра», «Диктис», «История Аполлония, царя Тирского») — вызвали впоследствии большой интерес и явились образцом для подражаний в средневековой литературе. В 445 г. Рим был разграблен варварами, в 475 г. последний римский император Ромул Августул был лишен власти, и Западная римская империя перестала существовать. Она погибла в результате глубоких социальных противоречий, ослабивших ее и облегчивших завоевание Рима «варварскими племенами».
Однако великолепные памятники древней римской литературы, стихотворные тексты поэтов, повествования римских историков, произведения ораторов, ученых и философов продолжали сохраняться и переписываться в монастырях, донесших до нас драгоценные античные тексты.
Римская литература, как и древнегреческая, сыграла большую роль в развитии культуры и искусства нового времени. В эпоху Возрождения и в XVI — XVII вв. она гораздо больше привлекала внимание писателей, чем греческая. Европейский классицизм вдохновлялся римским эпосом и римской драмой. «Искусство поэзии» Горация было для теоретиков классицизма источником эстетических норм.