De Dom, waarin nog grote delen van de 4e eeuwse Romeinse muren bewaard zijn, was toendertijd een immense, driedelig complex. Ze werd gebouwd op de plek van een woonpaleis uit de tijd van Keizer Constantijn. Dit zou volgens een legende uit Trier het paleis van Keizerin Helena, de moeder van Constantijn de Grote, zijn geweest. De vier granieten zuilen in de dom stammen van dit paleis en zijn oorspronkelijk afkomstig van de Felsberg in het Odenwald.
Het belangrijkste relikwie in de Dom is de Heilige Rok oftewel de Tunika van Jezus Christus, welke hij voor zijn dood gedragen heeft. Deze zou de Heilige Helena, moeder van de Romeinse keizer Constantijn, in de 4e eeuw samen met het Heilig kruis in Jeruzalem hebben gevonden. De Heilige Rok wordt nu in een zilveren schrijn bewaard, welke met negen grote bergkristallen versierd is.
Na de Grote volksverhuizing, waarin Trier vier maal veroverd werd, viel de stad in 480 in handen van de Franken. Hierbij brandde de Dom af, maar werd onder bisschop Enizetius (526-566) herbouwd.