Anche Olbia come l'intera Sardegna, passò in potere di Roma. Della fase romana di Olbia quasi nulla apprendiamo dalle donti letterarie; cogliamo invece notizie da alcuni reperti archeologici, da ruderi e dalle poche necropoli rimaste.

Roma fece diventare Olbia uno dei centri più importanti della Sardegna. In quel periodo (I e II secolo d.c.) la città si arricchì di strade lastricate, di magazzini portuali, di monumenti e di case signorili. Roma ha quindi influito tanto su tanti popoli con la sua lingua, i suoi costumi, le sue leggi. In seguito anche la Sardegna risente della crisi dell' Impero Romano e delle invasioni barbariche: anche Olbia subì l'invasione e la distruzione da parte dei Vandali.

La necropoli romana

La necropoli romana di Olbia si estendeva ai piedi delle mura di cinta all'incirca nella zona di Fausto Noce. Delle sepolture non è rimasto motlo in quanto il terreno di Olbia, con la sua acidità, corrde le ossa fino a farle scomparire del tutto. Nell'antichità vi era l'usanza di mettere dentro le tombe una serie di oggetti che dovevano accompagnare il defunto nelle vita ultraterrena. Nei corredi olbiesi erano diffusi oggetti di vetro come piatti, bicchieri e vasetti. Anche a Olbia esisteva il cosiddetto obolo di Caronte che consisteva nel porre una moneta sulle mani o sul petto del defunto perchè l'anima potesse pagare il viaggio verso l'oltretomba.

Le tracce nel territorio

Le campagne di Olbia erano attraversate da quattro strade romane, che congiungevano le città con l'interno della Sardegna. Lungo queste strade erano eretti dei cippi di granito simili a colonne detti miliari sui quali era indicata la distanza dalle città. Un edificio importante per la vita della città erano le terme pubbliche, tra Corso Umberto e via delle Terme, nelle cui sale per i bagni d'acqua e di vapore la gente si incontrava, discuteca, ecc. L'acqua era fornita dall'acquedotto, che partendo da Cabu Abbas (origine delle acque) penetrava in città per giungere alle terme.

In questo periodo Olbia continua ad essere uno dei principali porti della Sardegna, esportando grano e granito. Olbia, inoltre, ebbe il suo foro nell'area oggi occupata dall'edificio delle scuole elementari di Corso Umberto e dal palazzo Colonna.

La più importante opera romana è l'acquedotto di Cabu Abbas, lungo circa 3 chilometro e mezzo. Dopo un primo tratto, in località Sa Rughittula, l'acquedotto acquistava dimensioni monumentali con una grande vasca di purificazione dell'acqua la cui volta a botte era provvista di sei fori per l'areazione.