A katonai anarchia időszakának a dalmatiai származású Diocletianus vetett véget, aki átszervezte a Római Birodalom teljes rendszerét, és létrehozta a császári hatalom egy új formáját, a dominatust. Diocletianus először 283-tól Maximianusszal, majd 293-tól Galeriusszal és Constantius Chlorusszal is megosztotta a hatalmat. Ezzel létrejött a diarchia, majd a tetrarchia, azaz a két majd négy uralkodóból álló társcsászárság. A négy tetrarcha a birodalom különböző területeit irányította más-más székhelyről. Diocletianus Nikomediából (ma Izmit Törökországban) kormányozta a keleti provinciákat és Egyiptomot; Galerius Sirmium (Szávaszentdemeter, ma Sremska Mitrovica Szerbiában) székhellyel vezette a Duna-menti és a Balkáni provinciákat; Maximianus Mediolanumból (ma Milánó) uralkodott Itália, az észak-afrikai és az hispániai tartományok felett; Constantius pedig Augusta Treverorumból (a mai Trier) tartotta uralma alatt Britanniát és Galliát. Diocletianus reformjai nyomán a birodalom fontos közigazgatási változásokon ment keresztül. Pannonia területét is négy új tartományra osztották fel 299 vagy 303 körül: Pannonia Primára, Pannonia Secundára, Valeriára és Saviára. Diocletianus és társuralkodói, különösen a dunai tartományok ellenőrzéséért felelős Galerius (293–311) több ízben is hadjáratot folytatott a Pannoniával szomszédos, az Alföldön élő szarmaták ellen (285–302). A tetrarchia idején, 303-ban került sor a római császárkor legnagyobb keresztényüldözéseire is.