De bekendheid met het Slavische element in het gebied leidde ertoe dat twee broers uit Thessaloniki, de heiligen Cyrillus en Methodius, werden gekozen om de Slaven tot het christendom te bekeren. Na de veldtochten van Basilius II keerde heel Macedonië terug naar de Byzantijnse staat. Na de Vierde Kruistocht (1203-1204) werd in de regio een kortstondig kruisvaarderrijk, het Koninkrijk van Thessaloniki, opgericht. Het werd in 1224 onderworpen door de medeoprichter van het Griekse despotaat Epirus, Theodore Komnenos Doukas, toen het Griekse Macedonië en de stad Thessaloniki het hart vormden van het kortstondige rijk van Thessaloniki. Kort daarna keerde Grieks-Macedonië terug naar het herstelde Byzantijnse Rijk en bleef in Byzantijnse handen tot de jaren 1340, toen heel Macedonië (behalve Thessaloniki en mogelijk Veria) werd veroverd door de Servische heerser Stefan Dušan. Na de Slag bij Maritsa
(1371), werd de Byzantijnse heerschappij hersteld in de oostelijke regio's, waaronder Serres. Tijdens de jaren 1380 werd de regio geleidelijk veroverd door de opkomende Ottomanen, waarbij Serres tot 1383 en Thessaloniki tot 1387 uithield. Na een korte Byzantijnse periode in 1403-1430 (waarvan de laatste zeven jaar de stad aan de Venetianen werd overgedragen), keerden Thessaloniki en de directe omgeving terug naar de Ottomanen.