Podczas wojen grecko-perskich za rządów Kserksesa I Licyjczycy dostarczyli Persom około 50 okrętów. Po zwycięstwie nad Persami, w następnym stuleciu Ateńczycy podejmowali liczne próby skolonizowania korzystnie położonej Licji, ale udało im się utworzyć tylko jedno miasto – Phaselis. Przez krótki czas Licja należała do Ateńskiego Związku Morskiego (Związku Delijskiego).

Okres hellenistyczny thumb|Pole starożytnych ruin w Patarze Około roku 362 p.n.e. kraina została opanowana przez Mauzolosa, władcę Karii, a następnie w 334 p.n.e. przez Aleksandra Wielkiego, co zapoczątkowało w niej okres hellenistyczny. Później kontrolę nad Licją przejęli egipscy Ptolemeusze. Czasy hellenistyczne przyniosły Licyjczykom istotne zmiany: silne wpływy greckie zaznaczyły się w kulturze i sztuce, a oficjalnym językiem stała się greka, wypierająca powoli język licyjski. Charakterystyczne grobowce w skałach zastąpiono greckimi sarkofagami. W tym czasie wytworzyła się również ostateczna postać Federacji Licyjskiej, ważnej ówcześnie struktury gospodarczo-politycznej.