Nel periodo romano Catania raggiunse il massimo splendore e la sua bellezza fu lodata da Virgilio con il poemetto Etna, da Cicerone e dall'imperatore Adriano, che fece costruire un altare sulla cima dell'Etna. Fu a Catania che i romani videro per la prima volta un orologio solare nel III sec. a.C. e fu qui che conobbero le prime terme. Tradizionalmente s'ipotizza che i romani appresero l'arte di costruire le Terme dalla Campania, mentre precise testimonianze scritte indicano la Sicilia come luogo depositario di modelli a cui i romani s'ispirarono.

Processi Urbani

La città era divisa in  una parte alta, sulla collina, ed una bassa. Nella prima sono stati rinvenuti, in epoche diverse, intorno e dentro il Monastero dei Benedettini, numerosi reperti: la Statuetta marmorea di Cerere, custodita al museo civico, pavimenti in mosaico, colonne in terracotta, resti dell'acquedotto e di un vasto Stabilimento Termale. Dei mosaici ci è pervenuto soltanto quello del Ninfeo di Flavio Arsinio, conservato anche questo al museo civico.
La città bassa aveva il suo centro a sud ovest del teatro, là dove, nelle cosiddette grotte di S. Pantaleo, fra via V. Emanuele e via Garibaldi, ci sono gli avanzi del Foro.Da questo provengono le trentadue colonne di Piazza Mazzini e il colossale Torso di Giove. Catina, così chiamata la città romana, aveva un Teatro due volte capiente rispetto a quello ateniese, il Foro, una Basilica, una Curia, un'Erario, una Zecca, un Acquedotto, le Terme, un Circo (o forse un ippodromo) ed un Anfiteatro fra i maggiori in Sicilia (lungo più di cento metri ed alto trenta).
L'Anfiteatro ed il Circo rappresentavano, rispettivamente, il limite settentrionale e meridionale della città, impostata sul cardo e il decumano, due assi ortogonali attorno ai quali si ponevano gli edifici pubblici.
A nord, sud ed ovest della città romana si estendevano le necropoli. Sono tuttora visitabili alcuni resti in via Etnea, sotto la Rinascente, in via Sant'Euplio, in via Ipogeo e a sud della piazza S. Maria di Gesù. La via Sant'Euplio passa sopra sepolcri, che sono costituiti da camere comunicanti entro le quali sono alloggiati i sarcofagi di terracotta o marmo con coperchi fittili a spioventi. In Palazzo Bonajuto si rinvenne un bel vano ottagonale con cinque nicchie per sarcofagi. Altri sarcofagi erano nella Piazza del Borgo, a nord-ovest del Convento dei Domenicani (un triplice ordine di volte sovrapposte con loculi per i defunti), nel giardino dei Minoriti e nella Piazza di Nuovaluce.
Numerosi erano i templi, andati tutti perduti. Il più grandioso, quello dedicato a Demetra, era composto da due corpi ottagoni sormontati da una cupola sorretta da venti Atlanti.  Anche questo giace sepolto sotto le macerie dei terremoti che diverse volte mutarono il volto di Catania, senza che i suoi abitanti si dissuadessero mai dal vivere sotto le pendici del dio del fuoco, il dio Efesto.
Il sistema costruttivo romano adottato nelle mura era quello di inserire, tra due file parallele di conci lavici squadrati, l'opus incertum, ottenuto dall'impasto di calce e pezzi di pietra lavica tagliata. Questa tecnica era ancora frequente all'inizio del secolo. Per le volte venivano usati mattoni di cotto, tubi di argilla oppure conci lavici.