Først var en keiserkult og deretter kristendommen dominerende i Augusta Treverorum. Konstantin den store fikk en kristen kirke bygget rett ved sitt palass, og byen ble et sete for et kristent erkebispedømme i løpet av første halvdel av 200-tallet. Under Konstantin ble byen et viktig sted for spredningen av kristendommen: Hieronymus, Athanasius av Alexandria, og Martin av Tours levde og arbeidet alle i Trier i løpet av 300-tallet, mens Ambrosius av Milano ble født her. På keiser Gratianus’ tid var Altbachtal-komplekset «ikke så mye gitt som med fullt overlegg ødelagt», kultsstauene ble ødelagt og noen templer ble ombygd og gjort om til boliger. Dagens katedral har sin opprinnelse i en dobbelkirke fra 300-tallet.