W 27 roku p.n.e. Gajusz Oktawiusz otrzymał od senatu tytuł augusta (wywyższony przez bogów). Republika rzymska przekształcona została w państwo o systemie monarchicznym. Decyzję senatu przyjmuje się za początek cesarstwa rzymskiego.
W 59 roku n.e. cesarz Neron zorganizował igrzyska wzorowane na greckich. W 64 wybucha Wielki Pożar Rzymu, po którym rozpoczyna się odbudowa miasta. Rzym staje się jeszcze piękniejszy niż wcześniej. W 72 rozpoczęto budowę Koloseum, w 125 Panteonu, a w 216 zostają ukończone Termy Karakalli. Imperium do tego czasu rozrosło się do gigantycznych rozmiarów. W 212 otrzymują obywatelstwo rzymskie wszyscy jego mieszkańcy. W 247 celebrowano pierwsze tysiąclecie Rzymu. W latach 70. III w. n.e. zbudowano nowe mury miasta, zwane Murami Aureliana.
Do najstarszych części miasta należą: Forum Romanum Forum Boarium Pole Marsowe Via Appia.
Ok. 324 r. nad grobem Świętego Piotra przez Konstantyna Wielkiego wybudowana została wczesnochrześcijańska pięcionawowa bazylika. Świątynia o wymiarach 122,0 × 64,0 m zakończona była poprzeczną nawą – transeptem z przylegającą do niej absydą w osi nawy głównej. Od wschodu poprzedzało ją duże atrium z fontanną. W XVI w. zastąpiona została obecną bazyliką św. Piotra.
W roku 330 cesarz Konstantyn Wielki przeniósł stolicę Cesarstwa rzymskiego do Konstantynopola.