Wkrótce Singidunum stało się jednym z głównych ośrodków Mezji – prowincji rzymskiej.

Miasto, położone między Sirmium (dziś Sremska Mitrovica) i Viminacium (współcześnie Kostolac), było jednym z kluczowych ośrodków zbrojnych na Via Militaris (Via Singidunum) – drodze rzymskiej, łączącej Europę Środkową z Konstantynopolem.

Cesarz Hadrian nadał miastu status municipium w połowie II wieku n.e. Ok. 331 roku w Singidunum przyszedł na świat cesarz rzymski Jowian.

Pod panowaniem Bizancjum Po podziale Cesarstwa Rzymskiego w 395 roku miasto znalazło się na pograniczu Cesarstwa wschodniorzymskiego. W późniejszych wiekach miasto wielokrotnie wychodziło spod panowania Bizancjum, zmieniając przynależność państwową bądź będąc zdobywanym i łupionym, m.in. przez Hunów, Sarmatów, Gepidów i Ostrogotów.

W 510 Cesarstwo Bizantyńskie odzyskało zwierzchność nad Singidunum, fortyfikacje zostały odbudowane przez cesarza Justyniana. Utracone przejściowo na rzecz Awarów w 584 roku. Następnie było wykorzystywane przez cesarza Maurycjusza;