Als die Franken auf ihrem Eroberungszuge die Eifel und weite Gebiete im Süden und Westen in Besitz nahmen, saugten sie die Kelten in sich auf oder gingen in ihnen auf. Und so entstand die germanisch-französische Sprachgrenze. Die Könige dieses kühnen Volkes waren die „Merowinger“ und nach diesen die „Karolinger“. Unter diesen beiden Herrschergeschlechtern wurden die einzelnen Gaue durch „Gaugrafen“, die der König bestellte, verwaltet.
Damals war Beda Sitz des Gaugrafen vom Bedgau, der sich bis zur Mosel erstreckte und zum großen Ardennengau gehörte. Beda hatte also die Stürme der Völkerwanderung überstanden und war von den Franken wieder als befestigter Ort ausgebaut worden.
Im Jahre 715 stellte Herzog Arnulf, ein Sohn oder Enkel des Merowingers Pippin II. im Castrum Bedense ( die in der Stadtfestung Beda) eine Urkunde aus, in welcher er dem zu Echternach an der Sauer erbauten Kloster, dem der Erzbischof Willibrord als Abt vorstand, seine Güter (seinen Erbanteil) zu Bollendorf schenkte.
762 schenkte König Pippin, Karls des Großen Vater, seine Villa Marciaco (Mötsch), an das Kloster Prüm.
Karl der Große war bestrebt, sein Reich zu einem großen einheitlichen Ganzen zu gestalten, Ordnung zu schaffen und die Landeskultur zu fördern. So erließ er 812 die Landgemeindeordnung „Capitulare de villis“, die auch für unsere Gegend galt und noch deshalb beachtenswert ist, weil sie die älteste deutsche Gartenkunde enthält. (Um Irrtum zu vermeiden, sei bemerkt, dass die Verordnung nicht hier in Bitburg ausgegeben wurde.)
842 verleiht Kaiser Lothar I., ein Enkel Karls des Großen, durch Urkunde in Martiacum in pago Bedense (Mötsch) der Kirche zu Trier, dem Erzbischof Hetti, zum Danke für bewiesene Treue das Kloster Mettlach an der Sauer.
882 im Januar und 892 im Februar verheeren und plündern die Normannen die Gegend.
Als unter den letzten Karolingern die Macht der Herzöge des großen Reiches erstarkte, gehörte Bitburg zu dem Herzogtum Lothringen, das ein großes Gebiet umfasste.
963 war „Bydeburg“ als trierisches Lehen im Besitz des Grafen Siegfried von Luxemburg.
973 richtete Kaiser Otto OO. Im Bedgau einen Wildbannforst ein, der sich von Manderscheid bis Irrel erstreckte.
Um die Wende des 12. und 13. Jahrhunderts zogen viele Bauernsöhne aus der Eifel als Siedler gen Osten. Im Laufe des 14. Jahrhunderts begann dies aufzuhören, und damit fing die Teilung, die Zersplitterung des bäuerlichen Besitzes an.
Bis 1239 stand Bitburg unter der Herrschaft des Kurfürsten von Trier. Am 24. Juli 1239 übertrug der Erzbischof = Kurfürst Theoderich alle Rechte auf die Herrschaft Bitburg mit 7 Dörfern an die Gräfin Ermesinde von Luxemburg und ihren Sohn Heinrich mit der Bedingung, die Stadt zu befestigen. So wurde Bitburg ein Teil der Grafschaft (des späteren Herzogtums) Luxemburg , das stets ein urdeutsches Land war und nie nach Westen Anschluss suchte.
Ermindes Sohn, Graf Heinrich V. (der Blinde) ließ die Stadt Bitburg bedingungsgemäß befestigen und sie mit Mauer und Graben umgeben. Das mittelalterliche Bitburg hatte sich bis dahin – es war die Zeit der Hohenstaufen-, so vergrößert, dass der Stadtteil mit der neuen Stadtmauer einen Bereich umfaßte, der das Kastell in der Römermauer dreimal übertraf. Auch die neue Stadtmauer verlief oval und schloß sich an die römischen Mauerreste an. Ihr Südtor stand da, wo Hauptstraße und Trierer Straße zusammentreffen. Die Stadtmauer ging westlich in der Richtung des Hauses Joh. Elsen, bog dann nördlich um auf die Villa Bertrand Simon zu, auf welchem Grundstück man seinerzeit Reste fand. Von da an führte sie auf die Remise und Wurstlerei Louis Müller in der Mohrengasse, von wo sie dann einlief auf die alte Römermauer. Vom Südtor aus ging der östliche Teil der mittelalterlichen Mauer an dem alten Spital und Kloster vorbei, bog bei der Villa Well nach Norden um und führte zwischen Adrig und dem Denkmalplatze (wo noch Reste der hohen Stadtmauer stehen) durch und traf bei der Schrodengasse die Mauer des alten Kastells. Außen führte um die Stadt ein Wassergraben herum, dessen Reste an der jetzigen „Römermauer“ die Eltern der heutigen alten Leute noch als „grünen See“ (eigentlich als Froschpfuhl) gekannt haben. (Wasser wird der Graben wohl nie viel geführt haben, da der Boden trocken und abschüssig ist). Auch im südlichen Teile stehen heute Häuser (Dressel, Heck) auf dem alten Stadtgraben. (Nebenbei erwähnt, dass an dieser Stelle früher ein guter Brunnen stand, der bei der Anlage der Wasserleitung in diese aufgenommen worden sein soll.)
1262 beglückte Graf Heinrich, Ermindes Sohn, die Stadt, indem er durch einen Freibrief ihr Freiheitsrechte verlieh, wodurch Bitburg Stadt wurde. Dadurch wurden die Bürger frei von jeder Leibeigenschaft und hatten das Recht, die Angelegenheiten der Gemeinde selbst zu ordnen und das Vermögen zu verwalten. Sie wählten dafür einen Schöffenrat, an dessen Spitze der Stadtrichter stand, der die Rechte des Grafen von Luxemburg und die der Bürgerschaft zu wahren hatte. Dafür mußten aber die Bürger dem luxemburgischen Landesherren eine jährliche Steuerabgabe, die aber geringer war als die Lasen der leibeigenen Bauern, entrichten und im Kriege Heeresfolge leisten mit dem Streitroß oder als Spießbürger. Ein Bürgerausschuss hatte in Verbindung mit dem Zünften (Schneider, Schuhmacher, Wollenweber waren organisiert) die Stadt zu verwalten.
1311 wurde in Bitburg laut Stiftungsurkunde die noch heute bestehende und segensreich wirkende Sebastiansbruderschaft gegründet. (Sie ist heute freilich nur noch Begräbnisbruderschaft)
In der Zeit von 1347 bis 1373, also 26 Jahre lang, wurde Europa von der furchtbaren Pest, dem schwarzen Tod“, heimgesucht, die auch in unserer Gegend ihre Opfer forderte.
Im 14. Jahrhundert verpfändete der König Johann von Böhmen, Graf von Luxemburg, die Herrschaft Bitburg dem Erzstifte Trier, und so soll Bitburg noch im 15. Jahrhundert Lehen des Erzstifts gewesen sein. Als Johans (der Blinde) Sohn 1346 Karl IV. deutscher König wurde, erhob er 1354 Luxemburg zum Herzogtum.
Weitere Informationen zur Geschichte Bitburgs im Mittelalter finden sich in der Abhandlung Bitburg und Luxemburg.