Keizer Karelstad (500-1200)
Het Romeinse castellum op het Valkhof ging rond 500 over naar de Franken, een van de Germaanse stammen. Grafvondsten in de omgeving van de Mariënburg toonden aan dat Nijmegen ook na het vertrek van de Romeinen bewoond bleef.
Er zijn munten opgegraven die hier omstreeks 600 geslagen werden. Ook zijn er aardewerken potten gevonden die afkomstig bleken van een pottenbakkerswerkplaats in Ubbergen. Uit deze tijd dateert waarschijnlijk ook de oudste Nijmeegse kerk op de Valkhofheuvel, gewijd aan de eerste martelaar van het christendom - Sint Steven - vanaf dat moment de beschermheilige van Nijmegen.
Numaga
In de achtste eeuw was Nijmegen opnieuw onderdeel van een groot rijk. Numaga, zoals Nijmegen toen heette, werd de meest noordelijk gelegen verblijfplaats van Karel de Grote. Waar ooit het oude castellum stond liet hij een palts (burcht) bouwen. De Karolingische vorsten kenden nog geen vaste residentie, maar vanaf 777 bezocht Karel meerdere keren de palts om hier het paasfeest te vieren, gezanten te ontvangen, besprekingen te voeren of oorkonden uit te vaardigen. Dankzij Karel de Grote tooit Nijmegen zich nog steeds met de naam Karelstad of keizerstad. De burcht werd herhaaldelijk verwoest en herbouwd. In 1155 bouwde Frederik Barbarossa, die in Karel de Grote zijn grote voorbeeld zag, een nieuwe burcht op de plaats van de Karolingische palts met een imposante reuzentoren (donjon) in het midden. Deze toren zou tot het eind van de achttiende eeuw het stadsbeeld beheersen. Hoewel niet uit dezelfde tijd, maakten de rond 1030 gebouwde St. Nicolaaskapel en de Barbarossaruïne eertijds deel uit van de burcht.
