Con el objetivo de resistir a los invasores, Arles transforma sus murallas en una fortaleza.
Durante la Alta Edad Media, la ciudad es debastada por las guerras y la peste.

Ante las invasiones sarracenas, los arlesianos se refugian dentro de las antiguas murallas de la ciudad.
El anfiteatro se transforma en fortaleza.
Al final del siglo X, con la paz y un clima de seguridad, aparecen nuevos barrios en la ciudad: el "viejo burgo", el actual barrio de la Roquette, el "nuevo burgo" y la Cavalerie.
En el siglo XII se construyen la iglesia St Trophime y los edificios canónicos, en torno a un claustro.

En pleno desarrollo económico, Arles acoge a los peregrinos que se dirigen hacia Santiago de Compostela por la vía Tolosana, también conocida como "Vía de Arles". La necrópolis de los Alyscamps se convirtió en uno de los cementerios cristianos más grandes de Occidente.

El paisaje urbano queda así dibujado por un recinto amurallado hasta el siglo XIII, que no sufrirá prácticamente modificaciones hasta la época moderna. A principios del siglo XVI Arles cuenta con 10.000 habitantes. Es la segunda ciudad de Provenza, después de Marsella.