Le reflux d’Axoum de l’Arabie du Sud marque le déclin du royaume. Ces expéditions ont-elles partiellement épuisé ses richesses ? Il est difficile de l’affirmer. Parallèlement, la mainmise des Perses en Arabie entraîne un déclin du commerce en mer Rouge. Le royaume connait une baisse régulière de ses revenus, alors qu’il perd progressivement son emprise sur les denrées venues de l’ouest. La domination des Arabes au VIIe sur les côtes orientales de la mer Rouge met un terme aux échanges maritimes.
D’autres raisons profondes interviennent. Les recherches archéologiques récentes, menées par K. Bard, R. Fattovich et A. Manzo, ont mis en valeur plusieurs périodes de dégradations de l’environnement. La première, du Ier siècle jusque vers 350, se caractérise par des fortes précipitations et une surexploitation forestière entrainant une dégradation des sols.
La seconde phase, de 650 à la fin du VIIIe siècle, connait, notamment sur les collines environnantes de Bieta Giyorgis et de May Qoho, une réduction voire une destruction des surfaces cultivées, et les terrains emportés recouvrent les parties basses de la ville et le pied des collines ; il en résulte un changement profond de l’utilisation des sols, et une surpopulation sur les terrains restants.
En outre, vers 548, la peste dite justinienne, originaire d’Ethiopie, a dû avoir – sous toutes réserves – de graves conséquences démographiques, avant de se répandre dans l’Orient méditerranéen.
Dès le début du VIIe siècle le royaume n’émet plus de monnaies. Selon de rares sources arabes, Ashama Ibn Abjar, serait le dernier souverain d’Axoum, mort en 630 et enterré hors d’Axoum, marquant ainsi la fin d’une longue tradition funéraire.
En quelques générations, la capitale se réduit à un réseau de villages, les résidences des élites se concentrent sur les hauteurs de May Qoho, et les tribus pastorales (par exemple les Beja) s’installent peu à peu sur des basses terres dénudées, contraignant certains agriculteurs à émigrer vers des terres plus fertiles en Éthiopie centrale. Vers 800, le royaume cesse d’exister mais de nombreux villages sont attestés dans les plaines au moins jusqu’aux Xe-XIe siècles.
L’héritage du royaume d’Axoum est moins politique que culturel ou mythologique. En effet, les centres du pouvoir, à compter du XIIe siècle, progressent définitivement vers le Sud, et Axoum ne sera plus jamais capitale. Mais les institutions, l’Eglise, l’écriture et l’idéologie royale marquent l’Ethiopie de façon pérenne. La mythique « Arche d’Alliance », transférée de Jérusalem à Notre-Dame de Sion, ancre pour des siècles l’imaginaire national éthiopien et la légitimité de certaines dynasties royales.