En récompense de son soutien à Jules César contre Marseille en 49 av. J.-C., Arles (ou Arelate, selon le toponyme de l'époque), devient une colonie romaine. La fortune initiale de la ville date de cette époque. Bénéficiant pendant plus de cinq siècles d'une situation géopolitique stratégique sur le Rhône, de plans d’urbanisme successifs et du soutien de plusieurs empereurs, elle devient un des premiers foyers chrétiens des Gaules et résidence impériale puis, à la fin du , préfecture du prétoire. Assiégée en 425, 430, 453, 457 et 471, la cité est finalement prise par le roi wisigoth Euric, une première fois en 472 puis de manière définitive en 476.
: Arles, colonie romaine 300px|thumb|Carte de la Gaule en 58 av. J.-C. La position stratégique d'Arles dans le contexte géographique et politique de la Gaule narbonnaise, au croisement du Rhône et de la voie terrestre conduisant de l'Italie à l'Espagne, en fait un point de jonction de la navigation fluviale, maritime et terrestreLe Rhône et le réseau d'Agrippa constituent des voies de communication à longue distance favorisant le transport de personnes et le flux de marchandises (vins et sculptures de marbre importées d'Italie, huile d'olive et lingots de plomb d'Espagne). Cf . Pour la période précédente voir Histoire d'Arles à l'époque pré-romaine.
Les derniers conflits avec Marseille Au début de ce siècle, en 90 av. J.-C. puis en 83 av. J.-C., il est signalé de nouvelles révoltes salyennes facilement matées, mais les informations ne permettent pas de connaître exactement ce qui se passe dans la cité arlésienne lors de ces conflits. Quelques éléments archéologiques comme la création d'un cimetière sur une zone précédemment urbanisée (quartier de l'ancien hôpital van Gogh), laissent supposer toutefois un nouveau repliement de l'habitat vers un réduit mieux défendu.
De la guerre civile à la fondation de la colonie
thumb|left|200px|Buste attribué à Jules César Buste en marbre découvert à Arles en 2008 (Musée départemental Arles antique) La chance d'Arles survient lors de la Guerre Civile lorsque Marseille refuse de prendre le parti de César, entrant ainsi de facto en conflit avec lui.
Jules César se rapproche alors de la cité d'Arles qu'il désigne par Arelate dans le Bellum Civile (I, 36, 4) : Naves longas Arelate numero XII facere instituit (Il fit construire à Arles douze vaisseaux de guerre) Ces vaisseaux, construits en moins d'un mois, vont lui permettre de gagner sa bataille contre Marseille le 12 juin 49 av. J.-C..
Pour récompenser Arles de cette aide, il charge Tibérius Claudius Néro ;D'après Suétone, Tiberius Néron, le père de Tibère, était questeur de César dans la guerre d'Alexandrie. Il commandait sa flotte, et contribua beaucoup à la victoire. Aussi fut-il créé pontife à la place de P. Scipion, et chargé de conduire des colonies dans la Gaule, entre autres à Narbonne et à Arles., père du futur empereur Tibère de fonder la colonie romaine d’Arles (automne 45 av. J.-C.) ;D'après Jean-Maurice Rouquette, cette date est toujours discutée : … on discute toujours de savoir si la fondation a eu lieu à la fin de l'année 46 av. J.-C., après la victoire de Thapsus et le quatruple triomphe célébré à Rome, ou en 45 av. J.-C.. Les travaux les plus récents penchent vers l'automne de cette dernière année. ;Pour l'historien Paul-Albert Février, la déduction de cette colonie intervient au plus tôt en -46, au lendemain de la guerre d'Alexandrie, et au plus tard en mars -44. en y établissant les vétérans de la . Les colons de cette nouvelle province disposent d'un territoire pris sur celui de Marseille qui s’étend du Rhône à la Durance et jusqu’à Hyères, soit pratiquement l’équivalent des départements actuels des Bouches-du-Rhône et de la moitié du Var. Le premier gouverneur d'Arles est Decimus Junius Brutus AlbinusIl s'agit de celui qui commandait les douze bateaux arlésiens vainqueurs de la flotte Massaliotte devant les iles de Frioul en 49 av. J.-C. lors de la bataille navale de Marseille. Un buste, datant de cette période a été trouvé dans le Rhône en 2008. Attribué à César, ce serait le buste le plus ancien du dictateur romainFrance 24, consultée le 24 mai 2008 Des archéologues français ont découvert à Arles ce qui semble être le plus vieux buste de Jules César, fondateur de la ville en 46 avant J.-C. D’après Luc Long, 55 ans, conservateur en chef du patrimoine au Département des recherches archéologiques subaquatiques et sous-marines (Drassm), il s'agirait de l'unique représentation du dictateur romain faite de son vivant, hormis le masque de Turin réalisé juste avant ou juste après sa mort.. Cette identification a toutefois été remise en question et reste débattueE. Rosso, « Le portrait tardo-républicain en Gaule méridionale : essai de bilan critique », Revue archéologique, 50-2, 2010, 259-307 résumé sur Cairn.info.
thumb|250px|Le monde romain sous Jules César Un moment compromise par l'assassinat de César le 15 mars 44 av. J.-C. qui permet à Marseille de remettre en cause cette création, la fondation trouve un nouvel élan grâce à Octave, (neveu et fils adoptif de Jules César), le futur empereur Auguste, engagé dans sa marche vers le pouvoir et soucieux de rassembler dans sa clientèle politique les fidèles de son père adoptif. La titulature officielle de la colonie, formulée sous le règne d'Auguste, exprime avec force cette filiation : COLONIA JVLIA PATERNA ARELATE SEXTANORVMColonie des Vétérans de la VIlégion fondée à Arles par mon père Jules César. Octave vient lui-même à Arles probablement vers 40 av. J.-C., pour organiser ce bastion de la puissance romaine qui s'impose alors face à sa rivale Marseille.
Avec la création de la colonie, les Arlésiens, libérés de la tutelle marseillaiseAprès sa défaite, Marseille est en effet fortement sanctionnée : elle perd sa flotte, son trésor et ses territoires ne conservant que son autonomie et ses prérogatives urbaines, deviennent de véritables citoyens romains avec la possibilité de prendre part aux délibérations du peuple dans les assemblées de la capitale lorsqu'ils s'y rendent. À ce titre, les Arlésiens sont inscrits sur les registres d'une des tribus de Rome, la tribu Teretina ici ;
D'après Tite-Live, cette tribu fut créée en 299 av J.-C. : … Cette année-là aussi, le lustre fut accompli par les censeurs Publius Sempronius Sophus et Publius Sulpicius Saverrio, et l'on ajouta deux nouvelles tribus, l'Aniensis et la Teretina. Voilà ce qu'on fit à Rome..
Le premier plan d'urbanisme romain thumb|upright=0.8|L'empereur Auguste, protecteur de la cité d'Arles
Vers 40 av. J.-C., un plan d'urbanisme monumental est lancé portant sur l'aménagement de vastes espaces publics, l'édification de la première enceinte fortifiée romaine et la construction de trois édifices majeurs : le forumLe forum est la première grande réalisation urbaine de la récente colonie romaine, vers 30-20 av. J.-C., l'arc de triompheCet arc, appelé arc Admirable date de la fin du ; il est construit au nord de la cité probablement entre la place Voltaire et la rue Léon Blum actuelles, à l'intersection de la voie qui partait d'Arles en direction d’Ernaginum (Saint-Gabriel) et de celle qui descendait des arènes et rejoignait le pont de bateaux franchissant le Rhône. Il ne faut pas le confondre avec un autre arc, l’arc du Rhône ou arc Constantin, construit probablement sous Constantin , à proximité immédiate du Rhône à l'extrémité actuelle de la rue du docteur Fanton ; ce dernier édifice est détruit par décision des consuls au . et le théâtreLe théâtre, commencé vers 40/30 av. J.-C. est achevé vers l’an 12 av. J.-C. ; il s'inscrit dans le quadrillage romain, sur le decumanus., ce dernier dominant la colline de l'Hauture. L'ambition d’un tel projet laisse supposer que sa conception et sa maîtrise relèvent directement du plus haut niveau de l'État.
Ces monuments sont complétés quelques années plus tard par la première enceinte romaine dont l'historien Fernand Benoit reconnait des vestiges dans les substructions de la tour des MourguesEn référence au monastère Saint-Jean de femmes construit au à proximité car en vieux Provençal, mourgue signifie moniale au sud-est de la cité (Revue des études anciennes (faculté des lettres et sciences humaines de Bordeaux) sur Gallica). Elle est de dimension limitée à en juger par les parties conservées et il est clair que très vite le mur est débordé ainsi qu'en témoignent les vestiges découverts au sud des Lices et à Trinquetaille. Des fouilles montrent en effet que dès la fin du premier siècle avant notre ère, la ville ne pouvant gagner du terrain par le sud et l'est à cause de la nature marécageuse de ces zones, entreprend les premières étapes d'urbanisation du site de Trinquetaille sur la rive droite du grand Rhône, à la pointe nord de la Camargue. Cette première urbanisation de la colonie romaine qui se termine à la fin du est appelée Augustéenne. La fortune initiale de la ville date de cette époque et cette première période va durer presque trois siècles jusqu'aux invasions barbares du milieu du .
Les extensions flaviennes
thumb|left|Carte représentant les voies romaines en Gaule. 320px|thumb|L'amphithéâtre d'Arles, construction flavienne (vers 80/90).
Arles est une ville importante à l’époque romaine, dont elle a conservé de nombreux vestiges, en particulier les arènes et la nécropole des Alyscamps.
Strabon en 18 de notre ère, signale le rôle commercial de la cité et un peu plus tard Pline l’Ancien mentionne Arelate Sextanorum (Arles colonie des Sextaniens).
Dès le début du siècle une voie romaine, la voie Agrippa, unit la ville à Vienne et Lyon. D'après l'historien Paul-Albert Février, elle existe dès l'an 3 de notre ère.
Arles bénéficie également d'un nouveau plan d’aménagement urbain à la fin du en raison de l'expansion de la cité liée au développement économique et commercial : en effet après la première urbanisation augustéenne, dès le siècle suivant, durant la dynastie flavienne (69-96) la ville déborde des remparts initialement élevés sous Auguste. Ce nouveau projet nécessite la modification du tracé nord de la première enceinte romaine pour permettre la construction des arènes dans les années 80.
L'émergence de grandes familles arlésiennes Dès le , des familles arlésiennes accèdent aux ordres les plus importants de la société romaine : l'ordre équestre et l'ordre sénatorial. Deux familles s'illustrent tout particulièrement, les Mettii avec notamment Marcus Mettius Rufus et les Pompeii, dont « Pompeius Paulinus, fils d’un armateur d’Arles et beau-père de Sénèque ».
Ce riche personnage d'Arles, dont la fille Paulina avait épousé Sénèque probablement un peu avant 49, est préfet de l'annone en 50 ; Pompeius Paulinus a aussi un fils appelé également Pompeius Paulinus qui devient légat en Germanie inférieure en 55Tac. Ann. 13.53.2 puis consul suffect vers 62.
Une plaque retrace la carrière d'un autre arlésien célèbre, celle du sénateur Aulus Annius Camars parcourue comme à l'accoutumée loin d'Arles ici :
D'après Albert Ballu, Aulus Annius Camars aurait été vers 90 sous Domitien, gouverneur de la Numidie.. Cette inscription exprime l'attachement de ce personnage à sa cité d'origine. Cet Aulus Annius Camars est supposé avoir été un grand propriétaire terrien à l'origine du nom de la Camargue, l'origine du toponyme est en fait incertaine.
Moins connues, d'autres personnalités arlésiennes ont laissé leur nom dans l'histoire et sont parvenues jusqu'à nous. Il s'agit notamment des médecins oculistes Denys, Cosmos et Sabinus. La ville d'Arles à l'instar de celle de Marseille semble avoir une vie intellectuelle et plusieurs écoles.
Une économie prospère
320px|thumb|Les nautes arlésiens transportant du vin sur la Durance