W IV wieku Carnuntum przeżywało ciężki okres najazdów ludów barbarzyńskich – w tym czasie stolicę przeniesiono do spokojniejszej, niedalekiej Vindobony (dzisiejszy Wiedeń). W częstych odbudowach próbował je wspomagać cesarz Walentynian I, nigdy jednak nie zdołało powrócić do dawnej świetności. Ludność cywilna powoli opuszczała ośrodek, przenosząc się do Italii lub do innych prowincji. W 395 zniszczyli je Markomanowie, a ostateczny kres resztek osadnictwa przyniosły najazdy Madziarów w IX wieku.
Wykopaliska archeologiczne rozpoczęły się pod koniec XIX stulecia – austriaccy badacze odsłonili do dziś 3/4 obszaru dawnego kompleksu.
Osada wojskowa i cywilna Położone na szlaku bursztynowym Carnuntum przez wiele dziesiątek lat przeżywało rozkwit gospodarczy i było silnie promieniującym centrum rzymskiej kultury. W II wieku mogło w nim mieszkać nawet 40 tysięcy osób (Rzymian oraz przedstawicieli miejscowych ludów).
Przy obozie wojskowym istniała osada dla rodzin żołnierzy oraz osób świadczących usługi wojsku (canabae). Znajdował się tam wielki amfiteatr dla 7 tysięcy widzów, gdzie możliwe było również odgrywanie bitew morskich.