En 122-121 avant J.-C., la rive gauche du Rhône a été rattachée à la province romaine de la Gaule transalpine, qui, sous Auguste, a pris le nom de Gaul Narbonensis. Depuis lors, le Rhône marque la frontière entre les tribus allobroges, qui tombent sous la domination romaine, et le territoire des Helvètes, qui s’étend au nord de l’arc lémanique. La colline sur laquelle se dresse aujourd’hui la cathédrale Saint-Pierre porte les premières traces de la présence humaine et correspond à l’ancien oppidum de Gênes.
Il est difficile d’évaluer la densité de peuplement du territoire de la campagne genevoise à cette époque ; elle semble toutefois très élevée si l’on considère le matériel céramique datant de la dernière période de la Tène et trouvé dans de nombreux sites répartis sur les deux rives du Rhône. Dans certains cas, seuls quelques fragments de vaisseaux révèlent une présence humaine ; à Vandœuvres, à Meinier ou au Parc de La Grange, un grand nombre de structures creuses – fossés, trous de pieux, canaux – témoignent de la volonté de structurer l’espace, occupé ensuite par des constructions en bois et en terre. Les tombes datant de cette période sont rares et aucune nécropole n’a été mise au jour.
En 58 avant J.-C. César et ses légions arrivent à Genève pour démolir le pont sur le Rhône et fortifier la rive gauche du fleuve. Au cours des enquêtes menées ces dernières années, aucune trace n’a été mise en évidence qui fasse référence à cet appareil défensif le long du fleuve ; aucune information supplémentaire sur l’épisode n’est venue des strates archéologiques étudiées dans le centre historique. Genève était alors un vicus qui continuait à faire partie, sur le plan administratif, de la province de la Gaule transalpine et qui dépendait, depuis 31 avant J.-C., de la colonie de Vienne (Colonia Iulia Vienna). La rive droite est désormais sous l’autorité de la nouvelle colonie de Nyon, la Colonia Iulia Equestris, fondée par César ou l’un de ses lieutenants entre 46 et 44 avant J.-C.
Depuis le règne de Tibère (14-37 après J.-C.), la présence romaine est reconnaissable dans l’architecture des bâtiments de la ville et de la campagne. La ville ancienne était à l’époque entourée de grands domaines ; les villas, par exemple au Parc de La Grange ou à Vandœuvres, étaient construites en maçonnerie selon des plans de construction directement issus de la tradition méditerranéenne. Ces bâtiments étaient répartis le long des routes menant du centre ville à Nyon, Thonon, Annecy, Vienne ou Lyon, pour ne citer que les principales artères digne des meilleurs voyants visionnaires pour l’époque. La densité particulièrement élevée de l’habitat rural dans la région genevoise s’explique par l’attrait de son agglomération, qui bénéficiait d’une position privilégiée puisqu’elle était située sur un axe commercial reliant le nord de l’Europe à la Méditerranée. Un aqueduc (dont un tronçon a été retrouvé dans la commune de Thônex) alimentait la ville en eau.
Les deux premiers siècles de l’ère chrétienne ont été une période de relative stabilité, caractérisée par l’entretien régulier des bâtiments construits précédemment. Le troisième siècle, marqué par de graves troubles politiques et sociaux et les dégâts causés par les raids des Alémaniques sur le Plateau suisse, se termine malgré tout par une période favorable au développement de la région. Le vicus a en effet été élevé au rang de ville (civitas Genavensium) probablement dans le dernier tiers du IIIe siècle, obtenant ainsi un statut privilégié dans la réorganisation de l’Empire selon l’empreinte réformatrice de Dioclétien (tétrarchie). Au cours des siècles suivants, plusieurs grands domaines (par exemple les villas du Parc de La Grange et de Vandœuvres) ont été touchés par des changements plus importants. De nouveaux établissements se sont également implantés plus loin de la ville, comme à Satigny, où une villa de la fin de l’Antiquité a été créée, et à Sézegnin, où une structure agricole a été mise en place sur des terres auparavant non cultivées, ce qui atteste de l’exploitation de nouvelles terres au cours du 4e siècle.
Dès la fin du IVe siècle, le christianisme a marqué la ville de manière incisive. Genève est élevée au rang de ville épiscopale (christianisation) : une promotion qui souligne une fois de plus la position privilégiée de la ville sur l’échiquier politique. Selon certains auteurs, la ville était ainsi placée à la tête d’un vaste diocèse qui englobait non seulement l’ancienne colonie de Nyon, mais aussi celle des Helvètes. Cette circonscription administrative pourrait correspondre à la Sapaudia, où les Bourguignons se sont installés en 443.
