Ο βασιλιάς των Βανδάλων Γιζέριχος λεηλάτησε την Κατάνια (440 - 441). Τους επόμενους αιώνες την Κατάνια κατέκτησαν οι Οστρογότθοι και τελικά πέρασε στην Βυζαντινή αυτοκρατορία (535) στην οποία παρέμεινε μέχρι τον 9ο αιώνα, έγινε η έδρα του Βυζαντινού κυβερνήτη του νησιού. Οι Άραβες δημιούργησαν το Εμιράτο της Σικελίας που παρέμεινε μέχρι την εποχή που κατέκτησαν το νησί οι Νορμανδοί του Ρογήρου Α΄ της Σικελίας, κυβερνήθηκε από έναν επίσκοπο-κόμη. Ο Ερρίκος ΣΤ΄ της Αγίας Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας κατέκτησε την Σικελία και λεηλάτησε την πόλη (1194 - 1197). Η Κατάνια εξεγέρθηκε απέναντι στον γιο του Φρειδερίκο Β΄ (1232) που στην συνέχεια έκτισε το περίφημο Κάστρο Ούρσινο και την έκανε βασιλική πόλη τερματίζοντας την κυριαρχία του επισκόπου. Όταν ξέσπασε ο Σικελικός Εσπερινός (1282) η Κατάνια ήταν από τα σημαντικότερα κέντρα αντίστασης κατά των Ανδεγαυών, σε αυτή στέφτηκε βασιλιάς ο Πέτρος Γ΄ της Αραγωνίας. Τον 14ο αιώνα επελέγη από τον Οίκο της Αραγωνίας σαν βασιλική έδρα και θέση του Κοινοβουλίου, οι Αραγωνέζοι και οι Ανδεγαυοί υπέγραψαν ειρήνη που τερμάτιζε τον μεταξύ τους μακροχρόνιο πόλεμο (1347). Η Κατάνια έχασε τον ρόλο της βασιλικής πόλης τον 15ο αιώνα όταν κυβέρνησε το Βασίλειο της Σικελίας ο Οίκος της Τραστάμαρα, διατήρησε όμως την αυτονομία και τα προνόμια της. Ο Αλφόνσος Ε΄ της Αραγωνίας ίδρυσε το Πανεπιστήμιο της Κατάνια, το αρχαιότερο Πανεπιστήμιο στην Σικελία (1434). Όταν ενώθηκε η Καστίλη με την Αραγωνία συμμετείχε στο Ισπανικό βασίλειο, η Κατάνια εξεγέρθηκε ξανά τους επόμενους αιώνες εναντίον της ξένης κυριαρχίας (1516, 1647).