עם הכרזת הנצרות לדת הרומית הרשמית על ידי הקיסר קונסטנטינוס בצו מילאנו ב־313 לספירה, נעשתה ירושלים עיר קדושה לנצרות, היא הפכה למרכז הדתי של האימפריה הביזנטית, ובהדרגה הוקמו בה כנסיות רבות מסביב להר הבית שנותר בחורבותיו, כעדות דוממת לנפילתם של היהודים, דוחי המשיח, וכהגשמת נבואתו של ישו שלא תישאר במקדש: "אבן על אבן אשר לא תתפרק". בשנת 333 ציין הנוסע מבורדו כי עוד ניתן לראות את סימני ההרס והחורבן על ההר (אם כי הוא מייחס אותם לחורבן הבית הראשון). כמו כן, הנוסע מציין כי על ההר מצויים פסלים של אדריאנוס, וכן "אבן נקובה" שאליה באים היהודים פעם בשנה למשחה בשמן ולקונן על החורבן.
בשנת 361 לספירה ביקש הקיסר יוליאנוס, כחלק ממאבקו בנצרות, לבנות את בית המקדש היהודי, אך הניסיון נכשל בעקבות שרפה פתאומית שפרצה במהלך הבנייה ומותו של הקיסר כעבור זמן קצר.
התקופה הביזנטית.
לפי הדעה המרכזית במחקר, הר הבית בתקופה הביזנטית היה שומם, ואף שימש כמזבלה עירונית. כל ספרות הנוסעים בתקופה זו אינה מזכירה כל פעילות על ההר, לא פעילות דתית ולא פעילות מסחרית. גם במפת מידבא לא מופיע הר הבית בשטח ירושלים, וכיוון שגודל האלמנטים במפה מבטא את חשיבותם, חסרונו מבטא את חוסר חשיבותו בתקופה זו. לפי הדעה המרכזית במחקר, ההר נותר שומם כיוון שלא היה לו כל תפקיד בסיפור הנוצרי (שמיקד את מרכז הקדושה בכנסיית הקבר, אליה נדדו מסורות הקשורות בהר הבית כגון היותו מרכז העולם). שיממונו של ההר גם שימש כראייה לצדקת נבואת ישו על חורבנו המוחלט של בית המקדש היהודי.
אולם, בפרויקט סינון עפר הר הבית בהנהלת גבריאל ברקאי ויצחק דבירה (צוויג) התגלה ממצא עשיר מהתקופה הביזנטית, כולל חלקי פסיפס, קרמיקה, מטבעות ושרידי מבנים גדולים שיכולים לרמז על קיומה של כנסייה על הר הבית או לפחות על מרכז פעילות ענפה בהר. בנוסף לכך פרסם צוויג תצלומים מתוך ארכיון מחלקת העתיקות המנדטורית המעידים על גילויה של רצפת פסיפס שתוארכה למאה ה־5 לספירת הנוצרים. הרצפה נחשפה מתחת לריצוף הקדום של מסגד אל־אקצא במסגרת עבודות שיפוץ שנערכו במקום על ידי הוואקף המוסלמי לאחר רעידת האדמה בארץ ישראל (1937). עם זאת, נותרה השאלה מדוע התעלמה ספרות הנוסעים מתיאור פעילות על הר הבית, אם התקיימה כזו. תשובה אפשרית לשאלה זו יכולה להיות שבמקום התקיימה רק אכסניה או שכנסייה במקום התקיימה במשך זמן קצר בלבד, או שהנוסעים כתבו על פי תבנית שנמנעה במכוון מלסתור את נבואת ישו.
התקופה המוסלמית הקדומה.
עם הכיבוש המוסלמי בשנת 638 לספירה, החלו המוסלמים לבנות בהר הבית מסגדים ומבנים מוסלמיים. בדרום או בדרום־מזרח הר הבית הוקם מסגד בתחילה, כמבנה בעל תקרת עץ שכונה "המסגד של ירושלים". תאריך הקמתו המדויק אינו ידוע, ומסורות מסוימות מקדימות אותו עד ימי עומר בן אל־ח'טאב. התאריך האחרון האפשרי הוא קודם לשנת 679, עת מעיד הנזיר ארקולף שראה מבנה גדול צמוד לחומה המזרחית שיכול להכיל כ־3,000 מתפללים ולו תקרת עץ. לאחרונה חוקרים מסוימים הציעו לזהות את מבנה אורוות שלמה כמסגד הראשון שנבנה במתחם טרם הקמתו של מסגד אל־אקצא בימיהם של החליפים אל־מאלכ ואל־ואליד.
הבנייה בהר הבית התעצמה במיוחד בתקופת שושלת בית אומיה, ובראשם עבד אל־מלכ שהקים בשנת 691 את כיפת הסלע. המבנים המקוריים קרסו עקב רעידות אדמה במשך השנים, הוקמו מחדש ושוקמו. כיפת הסלע היא המבנה המוסלמי העתיק בעולם שעדיין בשימוש.
התקופה הצלבנית.
בשנת 1099 כבשו הצלבנים את ירושלים במסע הצלב הראשון. הצלבנים הפכו את כיפת הסלע ל"מקדש האדון" (Templum Domini) ואת המסגד ל"היכל שלמה" (Templum Solomonis), שעל שמו מאוחר יותר (1118) ייקרא מסדר הטמפלרים הצלבני, בשמו המלא: מסדר אבירי היכל שלמה, מקור השם בזיהוי מוטעה של מסגד אל־אקצא מפקדתם, עם ארמונו של שלמה המלך.
על כיפת הסלע הניחו הצלבנים צלב מוזהב גדול שלימים הפך לסמל ממלכת ירושלים, ומאוחר יותר לסמל המסדר הפרנציסקני. בדרום הר הבית הם קבעו את המטה המרכזי שלהם בארץ ישראל, ולחלל הגדול שבפינה הדרומית מזרחית בהר קראו אורוות שלמה.
בעקבות זאת, כיפת הסלע וכנסיית הקבר שימשו מודל לכנסיות טמפלריות רבות באירופה, שהמפורסמת שבהן היא כנסיית טמפל בלונדון.
התקופה האיובית והממלוכית.
לאחר כיבוש ירושלים בידי צלאח א־דין חזר המקום לשמש כמסגד ומרכז דתי מוסלמי. אולם, בהתאם למעמדה השולי של ירושלים בעולם המוסלמי באותה תקופה, ירדה מאוד חשיבותו של המקום.
בתקופה הממלוכית נבנו קשתות הגבהה על מורדות ההר, מצידו החיצוני של הכותל המערבי. קשתות אלו היוו תשתית לבניית מבנים שונים במתחם שבין רחוב הגיא להר הבית, וגרמו למעשה לכך שעד היום רובו של הכותל המערבי נכסה מעין תחת בתי הרובע המוסלמי (מנהרות הכותל החושפות חלק זה, עוברות מתחת למבנים אלו). הר הבית עצמו היווה את מרכז פעילות הבנייה הממלוכית בירושלים. הבנייה בהר נעשתה בידי השלטון הממלוכי, וכמעט לא נבנו בו מבנים בהקדש אישי פרטי (יוצא דופן הוא השופט פח'ר א־דין, שהקדיש את הח'נקה פח'ריה בקרן הדרום־מערבית של הר הבית). הבנייה התרכזה בצפון ההר ובמערבו. הר הבית הוקף מצפון וממערב בסטווים מפוארים, שבהם נכללו גם הכניסות למדרסת אשרפיה והאסערדיה. השליטים הממלוכים הם שהקימו את המקשתים הידועים כ"מאזני יום הדין", אשר מקיפים את המשטח המוגבה שעליו ניצבת כיפת הסלע. תנכיז הקים את מבנה הטהרה הידוע כ"כוס" בין כיפת הסלע למסגד אל־אקצא. במאה ה־14, בתקופת שלטון הסולטאן קאיתבאי, נבנו דוכן הקיץ, שהוא מינבר (עמדת דרשן) חיצונית והסביל הקרוי על שמו.
השינויים המשמעותיים ביותר שחוללו הממלוכים בהר הבית היו הגבהת האזור שממערב למתחם לגובה הרחבה, ופתיחת שערים רבים שאפשרו לראשונה למאמינים להיכנס בנוחות להר הבית בשעות התפילה. שערים אלה משמשים עד היום ככניסות להר הבית, ובהם שער מוכרי הכותנה, שער השלשלת, שער הברזל ואחרים (ראו שערי הר הבית).
בתקופה הממלוכית הכניסה למתחם הר הבית הייתה אסורה ללא־מוסלמים ונוסעים נוצרים דיווחו כי נוצרי שייתפס בתוכו ייאלץ לבחור בין המרת דתו לאסלאם לבין מוות.
התקופה העות'מאנית.
ירושלים, והר הבית בכללה עברה לשליטת האימפריה העות'מאנית והסולטאן סלים הראשון בשנת 1517, ללא זעזועים רבים.
בנו של סלים, סולימאן המפואר עסק במפעלי בנייה בסביבות ירושלים, כשגולת הכותרת שבהן הייתה בניית ושיפוץ חומת העיר, ובכללה כותלי הר הבית. בנוסף לכך, דיפן את כותליה של כיפת הסלע באריחי קרמיקה איזניקית בשנת 1552, כמצוין בכתובת מעל הפתח הצפוני של המבנה.
במרבית תקופת השלטון העות'מאני נמשך איסור כניסת לא־מוסלמים להר הבית. רק בשלהי התקופה, בשנת 1839, בעקבות רפורמות טנזימאט בממסד ובחקיקה העות'מאנית, ניתנה הרשות ללא־מוסלמים להיכנס למתחם הר הבית, אולם לשם כך היה נדרש להשיג אישור מיוחד מפחת העיר. בכך התאפשר לראשונה חקר הר הבית.
ב־7 באפריל 1855 ביקרו בהר הבית הנסיך לאופולד, דוכס ברבאנט ורעייתו מריה הנרייטה. הנסיך הביא עמו פירמן מיוחד מהסולטאן אבדילמג'יט הראשון, שהקנה להם את הזכות המיוחדת לבקר במתחם המקודש עם פמלייתם, ביקור פומבי רשמי ללא תקדים של לא־מוסלמים. חצר הר הבית נשמרה באופן מסורתי על ידי שוטרים אפריקאים מדארפור, שמנעו באלימות מלא־מוסלמים להתקרב למתחם. כדי לנטרל את המשמר האפריקאי, הזמין אותם כאמל פחה אל מעונו בסראיה ובישר להם כי יש לו בשבילם הודעה מהסולטאן. לאחר שכונסו כולם בחדר אחד, יצא הפחה מהחדר, כביכול כדי להביא את המכתב. הוא סגר את הדלת אחריו ומיד הקיפו אותה חיילים טורקים חמושים ברובים מכודנים, עד גמר הביקור המלכותי, שנערך בהדרכת הפחה תחת משמר צבאי. לאחר פירמן זה של הסולטאן, ניתנו פירמנים נוספים שהעניקו לנוצרים את הזכות לבקר במתחם, עד שהכניסה אליו נעשתה שכיחה ולא הצריכה פירמנים מיוחדים.
ב־26 ביולי 1855, ביקרו בהר הבית משה ויהודית מונטיפיורי, בלוויית ידידים, בהנחייתם של כאמל פחה ומפקד הצבא שלו. הם סיירו במתחם תחת שמירת חיילים חמושים, ובמהלך הסיור נכנסו אל המעבר התת־קרקעי שמתחת למסגד אל־אקצא, המוביל אל "השער הכפול". הביקור עבר ללא גילויי עוינות מצד המוסלמים, אולם עורר גינויים מצד גורמים יהודיים בירושלים.
תקופת המנדט.
עם הכיבוש הבריטי של ארץ ישראל וירושלים בכללה במלחמת העולם הראשונה עברה השליטה בהר למדינה נוצרית, לראשונה מאז התקופה הצלבנית. בתקופה זו, על רקע הצהרת בלפור והעליות הציוניות, התפתחה התנועה הלאומית הפלסטינית, שבהשפעתו ובהשראתו של המופתי של ירושלים, חאג' אמין אל־חוסייני, קיבלה צביון דתי גובר והולך. המופתי הפך את הר הבית לאחד הסמלים העיקריים של הלאומנות הפלסטינית, ובנאומיו המשלהבים תיאר פעמים רבות כוונה ציונית להשתלט על הר הבית. דרשות יום השישי במסגדי הר הבית הפכו לזירה מרכזית להסתה ולליבוי יצרים דתיים, שהתפתחו להתארגנות פוליטית למאבק נגד השלטון הבריטי והישוב הציוני, ותרמו לגיבוש הזהות הלאומית הפלסטינית. עם זאת המופתי לא הכחיש את עובדת היות הר הבית בעבר מקום בית המקדש היהודי.