Starożytne Syrakuzy składały się ostatecznie z pięciu dzielnic: Achradine, gdzie znajdowała się świątynia Zeusa, Tyche, gdzie znajdowała się świątynia tej bogini, Neapolis, gdzie znajdował się największy teatr na Sycylii, Epipolai, wyspa Ortygia, gdzie znajdowało się silnie obwarowane akropolis i pałac tyranów.
Początkowo w Syrakuzach panował ustrój arystokratyczny, potem demokratyczny. Tyranię wprowadził Gelon I w 485 p.n.e. W V wieku p.n.e. tyrani Geli i Syrakuz sięgnęli po hegemonię w Wielkiej Grecji i walczyli z zajmującymi zachód wyspy Kartagińczykami (np. bitwa pod Himerą w 480 p.n.e.).
Syrakuzy były szeroko promieniującym centrum kultury greckiej, ojczyzną np. Epicharma i Archimedesa, gościły także m.in. Pindara, Ajschylosa i Platona. W mieście tym żył i tworzył Archimedes, który zginął z rąk Rzymian podczas oblężenia miasta w czasie II wojny punickiej w 212 p.n.e. W trakcie tych walk Archimedes skonstruował wiele machin wojennych używanych do obrony miasta. Do II wojny punickiej Syrakuzy przystąpiły po stronie Kartaginy, chcąc odzyskać utraconą niezależność – podczas I wojny punickiej syrakuzański król Hieron II był sprzymierzeńcem Rzymu. Po zdobyciu przez Rzymian miasto straciło wiele ze swojej dawnej świetności, choć wciąż powstawały nowe budowle, jak portyki czy teatry.