Vers 465, les Francs pénètrent en Gaule et chassent les romains de Lutèce. Clovis, en fait la capitale du royaume des Francs vers 506-508. Clovis et Clotilde occupent le palais des Thermes et fondent sur le Mont Lucotitius, l'abbaye de Saint Pierre et Saint Paul, et sont inhumés tous les deux dans cette église qui prit le nom de Sainte Geneviève ainsi que la montagne. Elle le demeure jusqu'au début du VIIe siècle au moins. Au VIe siècle, l'église Saint-Gervais est le premier lieu de culte implanté sur la rive droite, signe que la ville s'y étend[f 4].
Le partage des conquêtes de Clovis en 4 royaumes (à partir de 511) et les guerres continuelles de ses successeurs [48], puis le règne des Rois fainéants (à partir de 673) laissa Paris, jusque vers 751, à peu près dans le même état.
À partir du règne de Pépin le Bref, en 751, et jusqu'en 987, début du règne d'Hugues Capet, Paris est presque abandonné. Charlemagne, pour créer son vaste empire, et ses successeurs, pour le conserver, ne demeurèrent à Paris qu'en passant. Il ne se passa donc rien de remarquable durant cette période si ce n'est les incursions continuelles des Normands qui furent vaillamment repoussés en 885 par Eudes comte de Paris et Gozlin son évêque.
Paris n'a donc jusqu'ici d'autre enceinte que celle que Jules César lui a donné, dans son île.
Les Vikings, arrivant sur leurs drakkars à faible tirant d'eau, pillent une première fois en 845 la cité abandonnée par ses habitants. Leurs incursions se prolongent jusqu'au début du Xe siècle, leurs raids ne prenant fin qu'avec le traité de Saint-Clair-sur-Epte conclu en 911[c 1].
Les Capétiens, qui règnent à partir de 987, préfèrent Orléans à Paris, l'une des deux grandes villes de leur domaine personnel. Hugues Capet, malgré sa résidence dans l'île de la Cité, y séjourne peu mais fait édifier une enceinte, vers 990, au nord de la Seine qui passait à peu près aux mêmes endroits où l'empereur Julien avait établi quelques postes militaires en 358. Dès ce moment, les rois de France, qui avaient toujours demeuré hors des murs de Paris, au Palais des Thermes, fixèrent leur résidence habituelle dans son enceinte, au Palais de la Cité.
Robert le Pieux y vient plus fréquemment. La ville devient un important centre d'enseignement religieux dès le XIe siècle[f 5]. Le pouvoir royal se fixe progressivement à Paris, qui redevient capitale du royaume, à partir de Louis VI (1108-1137) et plus encore sous Philippe Auguste (1179–1223), qui l'entoure d'une enceinte fortifiée de 1190 à 1211. Cette fortification recula considérablement les limites de la ville de Paris la plaçant au rang des premières villes d'Europe.
Le commerce enrichit Paris qui profite de sa position à la convergence des grandes routes commerciales. Le blé entre par la rue Saint-Honoré, les draps du Nord par la rue Saint-Denis et le poisson de la mer du Nord et de la Manche par la rue des Poissonniers. L'importance de son marché, en liaison avec la foire du Lendit à Saint-Denis, nécessite de la place et son établissement dans un lieu plus dégagé que l'île de la Cité : Louis VI l'installe vers 1137 au lieu-dit « Les Champeaux » (les petits champs) ; les Halles de Paris y restent durant plus de huit siècles.
Recueil des ordonnances de la prévôté des marchands de Paris, 1416, par Charles VI.En 1163, l'évêque Maurice de Sully entreprend l'édification de la cathédrale Notre-Dame de Paris sur l'île de la Cité. L'importance de la ville augmente, tant sur le plan politique et financier que marchand. Les organes centraux du gouvernement y ayant leur siège, le roi souhaite mieux contrôler Paris et ne la fait pas bénéficier d'une charte communale. Néanmoins, il concède des privilèges de « bourgeois du roi » et accorde des faveurs à la « hanse » (ou « guilde ») des marchands de l'eau. En 1258, Saint-Louis ôte la prévôté des mains des marchands et la confie à un proche, Étienne Boileau. En 1263, la hanse des marchands élit une première municipalité composée d'un prévôt des marchands et de quatre échevins. Ainsi se met en place un système de double autorité entre la ville et le pouvoir royal[f 6].
Vers 1328, la population parisienne est estimée à 200 000 habitants, ce qui en fait la cité la plus peuplée d'Europe[49],[f 7]. Mais en 1348, la Peste noire décime la population. Au XIVe siècle, l'enceinte de Charles V (1371–1380) englobe l'ensemble des actuels 3e et 4e arrondissements et s'étend du Pont Royal à la Porte Saint-Denis.
L'hôtel de Sens, une des demeures médiévales de Paris, édifié entre 1475 et 1519.Durant la Guerre de Cent Ans, le mécontentement populaire nourrit l'ambition du prévôt des marchands Étienne Marcel, provoquant la grande ordonnance de 1357 puis la première grande émeute politique de l'histoire de Paris, nouvelle rupture entre le roi et la ville[f 8]. Les rois ne séjournent alors plus au centre de la cité, préférant d'abord l'Hôtel Saint-Pol (détruit sur ordre de Charles VI suite au Bal des ardents), puis l'Hôtel des Tournelles, dont on peut plus facilement s'échapper en cas de troubles. En 1407 (suite à l'assassinat de Louis d'Orléans), éclate une guerre civile entre Armagnacs et Bourguignons qui dure jusqu'en 1420[f 9] et la cité bascule dans le camp bourguignon en septembre 1411.
Paris sort ruinée de la Guerre de Cent Ans : Jeanne d'Arc, en 1429, échoue dans sa tentative de la libérer des Anglais et de leurs alliés bourguignons. Charles VII et son fils Louis XI s'en méfient et n'y séjournent qu'exceptionnellement, lui préférant le Val de Loire. Sa population augmente entre 1422 et 1500, remontant de cent mille à cent cinquante mille âmes. Une modeste expansion économique reprend vers le milieu du XVe siècle, mais la ville souffre de l'absence de la Cour. Paris se transforme en
une vile