À la mort de Constantin X, en 1067, sa femme Eudoxie devint impératrice. Elle épousa peu de temps après Romain Diogène qui fut couronné empereur sous le nom de Romain IV le 1er janvier 1068. De cette union naissent Nicéphore Diogène et Léon Diogène.
Membre de la grande famille des Diogenai, c’était un administrateur compétent et soldat courageux qui mesurait pleinement la gravité de la menace seldjoukide, il entreprit avec ardeur de restaurer la puissance de l’Empire mais il échoua en raison de l’opposition à son égard de la famille Doukas, autant que de l’état de l’armée.
En 1068 et 1069, il mena des expéditions en Orient où il renforça considérablement les positions byzantines. Sous son règne, les Normands s’installèrent en Sicile et dans la région de Naples, finissant par en chasser les Byzantins en 1071.
Il dut mener de nombreuses campagnes dans l’est de l’Empire à cause de la présence des Turcs Seldjoukides, qui finirent par le vaincre lors de la bataille de Manzikert, en août 1071. Il fut capturé par leur chef Alp Arslan, qui le libéra peu après.
De retour à Constantinople, il fut déposé par son beau-fils Michel VII Doukas, qui fit exiler l’Impératrice Eudoxie. Michel VII lui fit crever les yeux et le fit enfermer dans un monastère, où il mourut quelques jours après. Il fut inhumé dans l’île de Proti.
Sous son règne l’Empire byzantin connaît sa première grande crise financière de 1068 à 1080, le manque de métaux précieux le conduit à dévaluer les monnaies d’or et d’argent.