Μετά τον θάνατο του Ιοβιανού, το στέμμα πέρασε στον χριστιανό στρατηγό από την Παννονία Βαλεντιανό, που με τη σειρά του αναγορεύει αύγουστο τον αδελφό του Βαλέντα (28 Μαρτίου 364). Ο τελευταίος ανέλαβε την Ανατολή, ενώ ο Βαλεντιανός κατευθύνθηκε προς την Δύση, όπου λόγω της απουσίας του στρατού του Ιουλιανού είχαν αρχίσει πάλι οι επιδρομές των βαρβάρων κατά μήκος του Ρήνου και του Δούναβη.

Ο Βαλεντιανός πέρασε τα επόμενα 11 έτη της βασιλείας του οργανώνοντας επιτυχείς στρατιωτικές εκστρατείες. Στην Ανατολή ο Βάλης έπρεπε να αντιμετωπίσει τόσο μια νέα περσική απειλή όσο και την ανταρσία του Προκόπιου, ενός συγγενή και υποστηρικτή του εκλιπόντος Ιουλιανού. Ο Προκόπιος ηττήθηκε και στη συνέχεια ο Βάλης κατατρόπωσε τους βαρβάρους συμμάχους του επίδοξου σφετεριστή πέρα από τον Δούναβη το 369.

Η βασιλεία του Βάλεντος και του Βαλεντιανού σημαδεύεται από μια ευρύτατη νομισματική και φορολογική αναδιοργάνωση και πολλοί συγγραφείς εξαίρουν τη μετριοπάθεια και τη γενναιοδωρία των αυτοκρατόρων στο θέμα αυτό. Μια σειρά νόμων του 367-368 στοχεύει να πατάξει τις αυθαιρεσίες των φοροεισπρακτόρων και να τονώσει την παραγωγή των μεταλλείων, βάζει τέλος στις μέχρι τότε δόλιες επεμβάσεις στην περιεκτικότητα σε πολύτιμο μέταλλο των νομισμάτων, και καθιστά στο εξής το χρυσό νόμισμα, του οποίου η καθαρότητα αποκαθίσταται και του οποίου η κοπή αυξάνεται σε όλο και μεγαλύτερες ποσότητες, σε μοχλό του χρηματοοικονομικού συστήματος και του συστήματος ανταλλαγών της αυτοκρατορίας. Ταπεινής καταγωγής οι ίδιοι, οι δύο ηγεμόνες προσπαθούν να προστατέψουν τους αδύνατους των κατώτερων τάξεων δημιουργώντας ή επαναφέροντας το λειτούργημα του εκδίκου (defensor civitatis), και ευνοούν όχι μόνον την προώθηση των Παννόνων συμπατριωτών τους αλλά και γενικότερα των στρατιωτικών και των μεσαίων αξιωματούχων, στους οποίους ανοίγουν τις τάξεις της Συγκλήτου, ρυθμίζοντας με κάθε λεπτομέρεια τους τίτλους και τις πρωτοκαθεδρίες. Έτσι ολοκληρώνεται στα τέλη του 4ου αι. ο μετασχηματισμός της ρωμαϊκού τύπου κοινωνικής ιεραρχίας, που βασίζεται στην κληρονομική μεταβίβαση, σε αριστοκρατία που διαρθρώνεται με βάση τα υπηρεσιακά αξιώματα.

Στη Δύση ο Βαλεντιανός αντιμετωπίζει την εξέγερση του Μαυριτανού αρχηγού Φίρμου στην Αφρική (372), τις απανωτές εισβολές των Αλαμανών στη Γαλατία, των Πίκτων και των Σκώτων στη Βρετανία (367), των Σαρματών και των Κουάδων επί του Δούναβη όπου και πεθαίνει. Ως διάδοχό του στον θρόνο προόριζε τον μεγαλύτερο γιο του, τον 16χρονο Γρατιανό, τον οποίο είχε αφήσει στους Τρεβήρους της Βόρειας Γαλατίας. Πράγματι, κατά ασυνήθιστο τρόπο, ο Γρατιανός έλαβε τον τίτλο του αυγούστου το 367. Αντί να σεβαστεί αυτές τις επιθυμίες, ο στρατός του Βαλεντιανού στον Δούναβη ανακήρυξε ως αυτοκράτορα τον 4χρονο γιο του, Βαλεντιανό Β', του οποίου η Αυλή ήταν εγκατεστημένη στη Βόρεια Ιταλία. Πάντως, αυτοί που εξακολουθούσαν να ασκούν τον ουσιαστικό έλεγχο στην Γαλατία ήταν οι άνθρωποι του στενού περιβάλλοντος του Γρατιανού.

Στην Ανατολή, οι πολυετείς προσπάθειες του Βάλεντος να επέμβει στρατιωτικά ή να προβεί σε διαπραγματεύσεις στο περσικό μέτωπο δεν είχαν επιτυχία, και ο Σαπώρ παρέμενε κύριος της Αρμενίας και επέκτεινε την επιρροή του στη γειτονική Ιβηρία (σημ. Δυτική Γεωργία). Ήδη το 367-369, ο Βάλης διέβη τον Δούναβη, προχώρησε δυτικά του Δνείστερου (σημ. Μολδαβία) και σύναψε με τον Γότθο αρχηγό των Τερουίγγων Αθανάριχο ειρήνη, η οποία καταργούσε τις ετήσιες παροχές και την ελευθερία στο εμπόριο που είχαν παραχωρηθεί στους Γότθους από τους Βυζαντινούς το 332, αλλά και την υποχρέωση των Γότθων να παρέχουν άνδρες για τον ρωμαϊκό στρατό.

Εγκατεστημένοι από τον 3ο αι. στα βόρεια της Μαύρης Θάλασσας, οι γερμανικής καταγωγής Γότθοι, που είχαν κατέβει από τον Βιστούλα, κατέχουν κατά τον 4ο αι. μια ευρεία περιοχή ανάμεσα στον Δον και τον Δούναβη που συμπίπτει με την "πολιτισμική ζώνη του Cernjahov-Sintana γύρω από τον ποταμό Μάρο". Η προέλαση των Ούνων, που είχαν έρθει από τις στέππες της κεντρικής Ασίας, προκαλεί τη διάλυση των διαφόρων γοτθικών βασιλείων (των Γρευθιγγίων του Ερμαναρίχου και των Τερουίγγων του Αθαναρίχου). Δύο αρχηγοί των Τερουίγγων ζήτησαν τότε άσυλο από τον Βαλέντα. Το 376 συνάπτεται συνθήκη συμμαχίας (foedus) που θεωρείται ευνοϊκή και για τις δύο πλ3υρές, εφόσον στην μεν αυτοκρατορία θα προσέφερε βοηθητικούς που είχαν πλέον μεταστραφεί στον χριστιανισμό, στους δε Γότθους καταφύγιο και γαίες στην εύφορη περιοχή που επέλεξαν, τη Θράκη. Η εγκατάσταση όμως, που έγινε εσπευσμένα, αποδεικνύεται δύσκολη λόγω του μεγάλου αριθμού των αφιχθέντων που δεν βρίσκουν εκεί τα υπεσχημένα εφόδια και πέφτουν θύματα της αισχρής εκμετάλλευσης του κόμη της Θράκης Λουπικίνου, ο οποίος επωφελείται της κατάστασης για να πουλήσει πολλούς από αυτούς δούλους. Η αναστάτωση επιτρέπει στους Γρευθίγγιους, που ο Βάλης τους είχε αποκλείσει από τη συμφωνία, να διαβούν και αυτοί τον Δούναβη. Η εξέγερση ξεσπάει στα τέλη του 377 και 15.000 περίπου στρατιώτες που είχαν συγκεντρωθεί για να βάλουν τέλος στις λεηλασίες και στην ερήμωση της Θράκης και των Βαλκανίων υφίστανται συντριπτική ήττα κοντά στην Ανδριανούπολη στις 9 Αυγούστου του 378, ήττα στην οποία το γοτθικό ιππικό διαδραματίζει αποφασιστικό ρόλο. Τα δύο τρίτα των ρωμαϊκών δυνάμεων και ο ίδιος ο αυτοκράτορας σκοτώθηκαν. Οι Γότθοι όμως δεν έχουν τα πολεμικά μέσα για πολιορκητικό πόλεμο και δεν μπορούν να καταλάβουν την Κωνσταντινούπολη ούτε την Ανδρανούπολη, που ήταν πόλεις καλά οχυρωμένες.