Die verheerenden Germaneneinfälle der zweiten Hälfte des 3. Jahrhunderts brachten für den Dalheimer Vicus das jähe Ende einer langen Blütezeit mit sich. Nach Aussage mehrerer Münzschatzfunde und der Zerstörungsschichten im Innern der Ansiedlung wurde der Ort im Jahr 260, um 268/270 sowie besonders um 275/276 mehrere Male das Opfer von umherziehenden  Germanenhorden, welche die öffentlichen Gebäude und die Häuser ausplünderten und niederbrannten. Die verheerenden Zerstörungen, die allgemeine Unsicherheit der Zeiten und wahrscheinlich auch der Zusammenbruch der lokalen Verwaltungsstrukturen führten zur endgültigen Aufgabe der meisten öffentlichen Gebäude (Tempel, Theater).

Ab den achtziger Jahren des 3. Jahrhunderts erholte sich die Dalheimer Ansiedlung allmählich wieder von diesem Schock. Als erstes dürften die Einrichtungen der Straßenstation wieder funktionsfähig gemacht worden sein. Interessant ist, dass bei den Wiederaufbauarbeiten am Ende des 3. Jahrhunderts und zu Beginn des 4. Jahrhunderts unzählige Spolien von den früheren Großbauten in Privathäusern vermauert wurden, was eindeutig beweist, dass die öffentlichen Gebäude des Vicus zu diesem Zeitpunkt sicher nicht mehr in ihrer ursprünglichen Funktion genutzt wurden. Zu Beginn des 4. Jahrhunderts, wohl unter Konstantin d. Gr., wurden über 360 Steinblöcke der oberen Sitzreihen des Theaters in den Fundamenten eines kleinen, am Rande des Plateaus errichteten militärischen Straßenpostens („Burgus“) wiederverwendet. Der um 317 n.Chr. in drei großen Tongefässen versteckte Hort von 24000 Münzen wurde in der Nähe dieser Befestigungsanlage entdeckt.

Das spätantike Fundmaterial aus Dalheim zeigt deutlich, dass ab dem Ende des 3. Jahrhunderts neue Elemente in der Bevölkerung der Ansiedlung auftauchen. Einerseits macht sich in allen Lebensbereichen der Einfluss des Militärs bemerkbar. Auf der anderen Seite scheinen sich mehr und mehr germanische Familien in dem Ort niedergelassen zu haben. Ein Fingerring aus Bronze mit Christogramm und Schiff belegt darüber hinaus das frühe Christentum für den Dalheimer Vicus. Ein Friedhof des 4. Jahrhunderts mit Körperbestattungen lag allem Anschein nach im Bereich der heutigen Dalheimer Kirche.

Nachdem die Dalheimer Straßenstation um 353/355 erneut von germanischen Plünderern niedergebrannt worden war, lebte der Ort in valentinianisch-gratianischer Zeit noch einmal auf, um dann in den Germanenstürmen zu Beginn des 5. Jahrhunderts endgültig unterzugehen.