Οι Ρωμαίοι που διέβλεπαν τη στρατηγική σημασία του νησιού και το ρόλο που μπορούσε να παίξει στα κατακτητικά τους σχέδια στο χώρο της Ανατολής αποφάσισαν να καταλάβουν την Κρήτη. Η Ρώμη, η οποία από την αρχή του 2ου αιώνα π.Χ. αναζητούσε ευκαιρίες για να επέμβει στα Κρητικά πράγματα, έλαβε αφορμή από τη συμπάθεια των Κρητικών πόλεων προς τον Μιθριδάτη του Πόντου και επεχείρισε να καθυποτάξει την Κρήτη, αλλά ηττήθηκε το 71 π.Χ. Η Κυδωνία ήταν η πρώτη πόλη που συγκρούστηκε με τους Ρωμαίους. Παρά τη σθεναρή όμως αντίσταση που προέβαλε, η πόλη υποδουλώθηκε στις ασύγκριτα μεγαλύτερες δυνάμεις του κατακτητή. Ο Ρωμαίος στρατηγός Κόϊντος Καικίλιος Μέτελλος, ο Κρητικός, όπως ονομάσθηκε μετά τη νίκη του, πέτυχε να καταλάβει την Κυδωνία το 69 π.χ. και στη συνέχεια την υπόλοιπη Κρήτη. Η ειρηνική ζωή κατά τα χρόνια αυτά στην περιοχή των Χανίων επιβεβαιώνεται από τα πολυτελή δημόσια και ιδιωτικά κτίσματα, τα άφθονα γλυπτά που φέρνουν στο φως οι ανασκαφές, τα ωραία ψηφιδωτά δάπεδα που έχουν βρεθεί σε διάφορα σημεία της πόλης. Το θέατρο της αρχαίας πόλης σωζόταν ως το 1583, οπότε το κατεδάφισαν οι Ενετοί για να χρησιμοποιήσουν το οικοδομικό υλικό στο χτίσιμο των εξωτερικών τειχών.

Τέλος η αρχική κατασκευή του "Βυζαντινού" τείχους της ακρόπολης του Καστελιού πρέπει να αναχθεί στα χρόνια αυτά. Η νεκρόπολη του οικισμού των ιστορικών χρόνων, ήταν εξαπλωμένη ολόγυρά του. Οι περισσότεροι περιηγητές και σύγχρονοι επιστήμονες τοποθετούν και την Κυδωνία των ιστορικών χρόνων στη σημερινή πόλη των Χανίων. Στα Υστερορωμαϊκά χρόνια η Κυδωνία είναι ακόμα η σπουδαιότερη πόλη της περιοχής και για το λόγο αυτό ορίζεται έδρα της ομώνυμης παλαιοχριστιανικής Επισκοπής. Η πιο σημαντική αρχαιολογική μαρτυρία είναι η πρόσφατη ανακάλυψη, κάτω από τα θεμέλια του βενετσιάνικου καθεδρικού ναού στη συνοικία Καστέλι, μιας μεγάλης παλαιοχριστιανικής βασιλικής, η οποία και βεβαιώνει ότι και στην περίοδο αυτή εδώ ήταν το κέντρο της πόλης.