Diocletians tetrarki-reformer i 296 ændrede Kyrenaikas administrative struktur. Det var opdelt i to provinser: Libyen Superior eller Libyen Pentapolis, der omfattede ovennævnte Pentapolis, med Cyrene som hovedstad, og Libyen Inferior eller Libyen sicca, Marmarica, som på det tidspunkt havde fået en betydelig by, havnen Paraetonium. Hver af dem var underlagt en guvernør med den beskedne rang af "praeses". Begge tilhørte Diocese of the Orient, med hovedstad i Antioch i Syrien, og fra 370 til Diocese of Egypt, inden for praetoriens præfektur Oriens. Dens vestlige nabo Tripolitanien, den største afskæring fra Afrika proconsularis, blev en del af Afrika-bispedømmet, underordnet præfekturet "Italia et Africa". Efter jordskælvet på Kreta i 365 blev hovedstaden flyttet til Ptolemais. Efter kejserrigets opdeling blev Kyrenaika en del af det østromerske rige (byzantinske rige), der grænser op til Tripolitanien. Det var kortvarigt en del af Vandalriget mod vest, indtil det blev generobret af Belisarius
I 533.