לאחר תקופה ארוכה של שלטון רומי בטוח, משנות ה-320 של המאה ה-30 שוב הייתה פנוניה במלחמה תכופה עם העמים המזרח-גרמניים והסרמטיים מצפון וממזרח.גם הוונדלים וגם הגותים צעדו דרך המחוז וגרמו להרס עצום.^[6] לאחר חלוקת האימפריה הרומית, פנוניה נותרה תחת שלטונה של האימפריה הרומית המערבית, אם כי מחוז סירמיום היה למעשה יותר בתחום ההשפעה של המזרח.כאשר האוכלוסייה הלטינית של המחוז ברחה מהפלישות הברבריות המתמשכות, ^[7] החלו להופיע קבוצות הוניות על סף הדנובה.בשנת 375 לספירה, החלו ההונים הנודדים לפלוש לאירופה מהערבות המזרחיות, מה שעורר את עידן ההגירות הגדול.בשנת 380 חדרו ההונים להונגריה של ימינו, ונשארו גורם חשוב באזור גם במאה ה-5.המחוזות הפאנוניים סבלו מתקופת ההגירה משנת 379 ואילך, יישובו של בעל ברית גות'-אלן-הון גרם למשברים חמורים והרס חוזרים ונשנים, בני התקופה תיארו זאת כמצב של מצור, פנוניה הפכה למסדרון פלישה הן בצפון והן הדרום.הבריחה וההגירה של הרומאים החלו לאחר שני עשורים קשים בשנת 401, הדבר גרם גם למיתון בחיי החילונים והכנסייה.השליטה ההונית התרחבה בהדרגה על פנוניה משנת 410, לבסוף אישרה האימפריה הרומית את הוויתור על פנוניה בהסכם בשנת 433. בריחתם והגירתם של הרומאים מפאנוניה נמשכו ללא הפרעה עד לפלישה לאווארים.ההונים, שניצלו את עזיבתם של הגותים, Quadi, וחב', יצרו אימפריה משמעותית בשנת 423 שבסיסה בהונגריה.בשנת 453 הם הגיעו לשיא התפשטותם תחת הכובש הידוע, אטילה ההוני.האימפריה התמוטטה בשנת 455, כאשר ההונים הובסו על ידי השבטים הגרמאניים השכנים (כגון הקוודי, הגפידי והסקירי).