MÖ 323 yılında Büyük İskender'in ölümü üzerine çıkan iç savaşta İzmir (zamanın ismiyle Smyrna), önce Lysimakhos'un, sonra Lysimakhos'u MÖ 281 yılında yapılan Corupedion Savaşı'nda yenen Selevkosların kralı 1. Selevkos'un eline geçti. Selevkos egemenliği MÖ 190 yılında yapılan Magnesia (bugün Manisa) Savaşı'na kadar sürdü. Selevkoslar, Romalılara karşı kaybettiği bu savaştan 2 yıl sonra yapılan Apameia (bugün Dinar) savaşıyla Bergama Krallığı'na verildi. Bergama'nın egemenliği, Kral 3. Attalos'un ölümüne dek sürdü ve bu tarihte Romalıların eline geçti ve Asya Eyaleti'ne bağlandı.

Tarihçi Strabon, Smyrna'nın kendi zamanında yani MÖ 1. yüzyıla geçiş sırasında en güzel İyon kenti olduğunu belirtmektedir. O dönemde kentin küçük bir bölümü Kadifekale'nin (Pagos) üzerindeydi. Büyük bölüm ise düz arazi üzerinde bulunan liman çevresine toplanmıştı. Ana tanrıçanın tapınağı ile “gymnasion” da bu hat üzerinde yer alıyordu. Caddeler düzdü ve tamamı büyük taşlarla düzgün bir biçimde kaplanmıştı. Aristeides, kentin doğu-batı yönünde uzanan iki ana yolunun (Kutsal yol ve Altın yol) bulunduğunu ve bu yollarla kentin, denizden gelen esinti ile serinlediğini anlatmaktadır.Strabon İzmir'de Homereion olarak adlandırılan bir stoanın varlığından söz eder (belki de bir perystil ev). Bu evin içinde Homeros'un bir heykeli bulunuyordu.

Roma Çağı'nda İzmir'de inşa edilen yapılar arasında, Kadifekale'nin kuzeybatı eteğindeki antik tiyatro ve batıdaki stadyumun her ikisinden de pek az iz kalmıştır. Diğer taraftan Smyrna Agora’sı oldukça iyi korunmuş olup, bugün kısaca Agora olarak bilinmektedir. Agora’nın ölçüsü 120x80 metre uzunluğundadır ve geniş bir avlusu vardı. Doğusunda ve batısında birer stoası vardı. Her iki yapı 1 7,5 m olup ikişer katlıydı. Ayrıca 28 m uzunlukta bir bazilika da mevcuttu. MÖ 2. yüzyılda Romalıların egemenliğine giren İzmir ikinci kez altın dönemini yaşamaya başlar. MÖ 88 yılında Pontus Kralı 6. Mithridates'in eline geçtiyse de 2 yıl sonra Romalılar şehri geri aldı.İncil'de sözü edilen "Yedi Kilise"den bir tanesinin bulunduğu Smyrna, Hristiyanlığın gelişmesinde önemli bir rol oynar. İzmir'in ilk başpiskoposu olan Aziz Polikarp havari ve İncil yazarı St. John'un ilk müritlerinden biridir. Yaklaşık MS 70 yılında Anadolu'da doğmuş, inancından ötürü 23 Şubat155 tarihinde, İzmir akropolü üzerinde bulunan stadyumda Romalılar tarafından yakılarak ölüme mahkûm edilmiştir. MS 395 yılında Roma İmparatorluğu ikiye bölününce, İzmir, çağdaş dönemde “Bizans İmparatorluğu” olarak tanınacak Doğu Roma İmparatorluğu'nun bir parçası olur.