Однако, как полагают исследователи, уже с середины V в. митрополия Сердики (ныне София, Болгария) входила в сферу влияния Константинополя. В VIII в., в период господства иконоборчества, в Византийской империи все общины Иллирика были переведены в церковную юрисдикцию Константинополя. По мнению М. Анастоса, это произошло около 732–733 гг.; по мнению Венанса Грюмеля, – в 750 гг. Тем не менее, и позднее Рим сохранил контроль над епископиями побережья Далмации (Сплит, Задар, Дубровник). В IV в. количество епископских кафедр увеличилось, однако система митрополий сложилась только в Далмации (митрополия Салона) и в провинциях балканской Греции. В Паннонии кафедра Сирмия стала митрополией нескольких провинций: двух Панноний, Валерии, Савии, а также Верхней Мёзии (кафедра Сингидуна) и, возможно, Дакии Прибрежной (кафедра Ратиарии). Исследователям известно о существовании митрополии в Сердике (объединяет христиан провинций Дакия Внутренняя и Дардания). В середине IV в. Сирмий стал одним из оплотов арианства. После первого Вселенского Никейского собора 325 г. Арий и его сторонники были сосланы в Паннонию, где, вероятно, могли распространять своё учение. Видными деятелями арианства в середине IV в. были епископы Валент Мурсийский, Урсакий Сингидунский, позднее – Секундин Сингидунский, митрополиты Герминий Сирмийский, Леонтий Салонский, епископ Палладий Ратиарский. Против арианства выступило большинство иерархов Римской церкви на Аквилейском соборе 381 г., которым были осуждены и вскоре низложены Секундин Сингидунский и Палладий Ратиарский. Для искоренения арианства в Иллирике Амвросий Медиоланский добился смещения Леонтия, а после смерти Герминия возвёл на Сирмийскую кафедру православного епископа Анемия. В период варварских вторжений на территорию империи арианство исповедовали готы, которые уже в 380 гг. начали расселение в Иллирике. В 395–410 гг. Паннония и часть Далмации служили опорой вестготам для нападений на Италию. В 441 г. Сирмий и Паннонию разорили гунны. После этого сведения о Сирмийской кафедре отсутствуют до 535 г. С 454 г. Паннония была занята остготами. Эти завоевания привели к деградации христианской жизни. Тем не менее, исследователям известно, что кафедра Сисции существовала в V в., после 493 г. она отошла митрополии Салоны и подчинялась ей в VI в., после восстановления Сирмийской митрополии. После 582 г., когда город был разрушен аварами, кафедра Сирмия перестала существовать.