İzmir, Roma İmparatorluğu döneminin ilk yıllarında bir ayaklanmanın yarattığı karmaşadan etkilenmiştir. Bu ayaklanma aslında Bergama kralı III. Attalos’un vasiyeti gereğince, krallığın Roma’ya geçmesine karşı başlayan bir hareketti. Hareketin önderi ise, Attalos’tan önceki Bergama kralının oğlu olduğunu iddia eden Aristonikos isimli birisiydi. Aristonikos, kuracağı krallığa “Güneş Ülkesi” adını vereceğini ve Roma’ya karşı başlattığı ayaklanmada kendisine yardım eden köleleri özgür yurttaşları sayacağını vaat ediyordu. Ayaklanmanın başlarında Aristonikos’un orduları başarılar elde etmiş olsa da, sonunda Roma orduları İÖ.130 yılında denetimi ele almayı başardılar. Aristonikos ise İÖ. 129 yılında Roma’da idam edildi. Bu olaylar sırasında İzmir ayaklanmayı desteklemediği için, Roma İzmir’i özgür kent statüsüyle ödüllendirdi. Bu olaydan sonra İzmir’in Roma döneminde giderek önem kazandığı ve ticaret kenti olma özelliğini geliştirmeye başladığı görülüyor. Ancak kentin bu gelişimi zaman-zaman kesintiye uğruyordu. Kesintinin nedenlerinden birisi Romalı komutan ve yöneticilerin arasındaki iç çekişmelerdir. Bir diğeri de dış saldırılardır ki, İzmir bu saldırılardan etkilenmiştir. İÖ. 88-85 yılları arasında Pontos krallığı’nın Roma topraklarına doğru yönelen ve İzmir’i de içine alan saldırıları özellikle belirtilmelidir. Kent bu dönemdeki savaşlar nedeniyle bir duraklama geçirmiştir. Üstelik Pontos kralını desteklediği için “özgür kent” statüsü de elinden alınmıştır. Ancak bu ve benzeri olaylar nedeniyle kentin gelişimi kesintiye uğrasa da, bunlar geçici olmuştur denilebilir. Hatta kentin önem kazanmasından dolayı, Anadolu’ya gelen Roma imparatorları İzmir’e de uğramışlardır. İmparator Hadrianus İS. 121-125 yıllarındaki gezisinde İzmir’e de gelmiştir. İzmir’in bu dönemde yaşadığı en önemli olay ise İS. 178 deki depremdir. İzmir’de görülen en şiddetli depremlerden biri olduğu kabul edilen bu doğal afet, kenti yerle bir etmiştir. Kentin uğradığı yıkım o denli büyüktür ki, yeniden imarı için imparatorluk desteği gerekmişti. Bu imar faaliyetinde imparator Marcus Aurelius’un büyük katkısı oldu ve kent adeta yeniden kuruldu. Roma İmparatorluğu döneminde kentin pek çok eser kazandığı bilinmektedir. Dönemin yazarları İzmir’den hayranlıkla söz etmektedir. Cadde ve sokaklar taş döşeme ile kaplanmış, kentin görüntüsüne Roma mimarisi hakim olmuştur. Ancak ne yazık ki, bu eserlerden büyük çoğunluğu günümüze ulaşamamıştır. Fakat Roma dönemi eserlerinden bazılarının kalıntıları, İzmir’in geçmişten getirdiği izler olarak kentte yaşamaktadır. Günümüze ulaşamayan eserlerin başında, sadece yeri belli olan ve tamamen ortadan kalkmış bulunan Tiyatroyu sayabiliriz. Ayrıca tiyatro gibi Kadifekale’nin alt taraflarında yer alan Stadyum da bu eserlerden bir diğeridir. İç limanın yakınlarında olduğu tahmin edilen İzmir’in ticari agorası da günümüze ulaşamayan yapılardandır. Her türlü tahribata uğramasına ve bakımsızlığına rağmen, büyük bölümü günümüze ulaşabilmiş olan devlet agorası, Roma dönemi yapıları içinde en dikkat çekici olandır. İS. 178 deki deprem sonrasında tamir edilmiş şeklini yansıtan agoranın bir bölümü de, kazı çalışması yapılmadığı için toprak altındadır. Kazılarda elde edilen Posedion ve Demeter heykelleri bugün İzmir Arkeoloji Müzesi’nde sergilenmektedir. Heykellerin işlenişi ve sanatsal inceliği agoranın ihtişamı hakkında fikir verecek niteliktedir. Bugün önünde ve çevresinde yer alan yüksek yapılar tarafından kapatılmış olan agoranın varlığı, meraklılar dışında neredeyse unutulmuştur. Bu önemli kentsel mirasın, hak ettiği ilgiyi gördüğünü söyleyemeyiz. Kentin bu döneminde yaptırıldığı bilinen çeşmelerden ve yollardan günümüze ulaşan olmamıştır. Kentin iki ana yolu olan altın yol ile kutsal yol, bu kayıpların içinde öncelikle belirtilmesi gerekenlerdir. Ancak imparatorluk yoluna veya altın yola ait olduğu sanılan küçük bir parça, bugün öğretmen evinin arkasındaki Pazar yerinde İpek yolu restoranının önünde izlenebilmektedir. Bunlara ilaveten Buca-Şirinyer yolunun sağ tarafında yer alan büyük su kemerleri de Roma döneminden günümüze ulaşmış olan altyapı eserlerindendir. Su kemerleri, hem mimari tasarımları açısından hem de bir kentin su ihtiyacını karşılamak amacıyla yapılan yatırımların göstergesi bakımından belgesel özellik taşımaktadır. Roma İmparatorluğu İS. 395 yılında ikiye ayrıldı. Bu bölünmede Anadolu, dolayısıyla İzmir, Doğu Roma toprakları içinde yer aldı. İS.476 yılında Batı Roma’nın yıkılmasıyla birlikte Doğu Roma, yani Bizans İmparatorluğu bölgenin hakimi oldu. İzmir de, Bizans İmparatorluğu’nun önemli bir kenti olarak varlığını sürdürdü.