В 340 гг. в школе Кесарии Приморской, у ритора Феспесия, учился Григорий Богослов. Евзоий также проходил обучение у Феспесия и позднее был известен как богослов и учёный, хотя о его трудах сведений не сохранилось. Между 356 и 361 гг. в кесарийской библиотеке, по мнению исследователей, епископ Иларий Пиктавийский изучал и переводил на латынь труды Оригена, который в то время находился в ссылке. В конце IV в. библиотекой пользовался Иероним Стридонский, здесь он видел единственные полные копии «Гекзапл» и других работ Оригена, «Евангелия евреев», а также каталога библиотеки, составленный Памфилом. Епископ Акакий был одним из лидеров арианской партии на Сардикийском соборе 343 (или 347) г. и Аримино-Селевкийском соборе 359 г. Православные партии на Соборах объявляли его низложенным, однако эти решения или не реализовывались, или через короткие периоды времени ему удавалось вернуться на кафедру. С этого времени Кесарийская кафедра была вовлечена в длительную борьбу за первенство с Иерусалимской: Кирилл I (около 350/351 – 386 гг.), рукоположённый епископом Акакием, постепенно перестал признавать первенство Кесарийской кафедры. В 358 г. епископ Акакий сместил Кирилла, но в 359 г. Аримино-Селевкийский собор вернул Кириллу права и низложил епископа Акакия. В 360 г. Константинопольский собор вновь низложил Кирилла и подтвердил права епископа Акакия. После провозглашения религиозной свободы императора Юлиана Отступника в 362 г. Кирилл вновь получил возможность вернуться в Иерусалим. Лампсакский собор 364 г. объявил о низложении епископа Акакия, но в неустойчивой политической обстановке тех лет решения Собора не были выполнены. Соотношение сил в этом противостоянии изменилось со смертью епископа Акакия в 366 г. Кирилл, который к тому времени приобрёл славу пламенного проповедника, оказался наиболее авторитетным иерархом церкви Палестины и мог влиять на выбор преемников Акакия. Однако поскольку община Кесарии Приморской придерживалась арианства, в начале 370 гг. Кирилл рукоположил своего племянника Геласия в противовес арианину Евзоию. В 379 г., после прихода к власти сторонника Никейского собора императора Феодосия I, Евзоий был изгнан из Кесарии Приморской, и Геласий занял кафедру. Так же как его предшественники, он занимался научной и литературной деятельностью, составил труд «Церковная история», продолжавший книги Евсевия (труд не сохранился). Геласий присутствовал на Соборах в Константинополе в 381 и 394 гг. как один из лидеров церкви Палестины, но не вступал в споры о первенстве с Кириллом. В конца IV – первой половины V вв. возросло влияние Александрии на церковные дела Палестины, что исследователи отмечают по отдельным упоминаниям о Кесарии Приморской в это время. В 393 г. здесь был созван Собор, председательствовал на нём архиепископ Феофил Александрийский. Собор рассматривал вопрос об отношении церквей Александрии и Палестины к продолжавшейся уже много десятилетий схизме в Антиохийской церкви. В согласии с мнением Рима было решено поддержать в Антиохии партию сторонников епископа Флавиана, а рукоположение епископа Евагрия осудить как незаконное. В 403–404 гг. епископ Кесарии Приморской Евлогий поддержал политику архиепископа Феофила против Иоанна Златоуста.