Za czasów diadochów (III w. p.n.e.) władca Syrii Seleukos I Nikator osiedlił w istniejącym już wcześniej mieście Orrhoe (lub Osrhoe – nazwa pochodząca prawdopodobnie od miejscowych władców imieniem Chosroes) greckich żołnierzy wojsk macedońskich Aleksandra Wielkiego i miasto nazwano na pamiątkę Edessy macedońskiej. W czasach hellenistycznych położona na tzw. jedwabnym szlaku Edessa stała się jednym z ważniejszych ośrodków miejskich ówczesnej Syrii.
W II połowie II wieku p.n.e. na terenach otaczających Edessę plemiona przybyłe z północnej Arabii utworzyły królestwo Osroene pod rządami dynastii Abgarów (132 p.n.e.–244 n.e.). Państwo to, leżące na pograniczu Rzymu i Partii, pozostawało w zależności na przemian od obu mocarstw. Po długoletniej okupacji Rzymianie w 244 wcielili królestwo Osroene do swego imperium, a Edessa stała się rzymskim ważnym garnizonem pogranicznym.
Edessa chrześcijańska thumb|Syryjska rodzinna mozaika grobowa z III wieku n.e.
Chrystianizacja Edessy Miasto było jednym z pierwszych ośrodków chrześcijaństwa – pod życzliwą chrześcijaństwu władzą Abgarów skupiska chrześcijan istniały tam jawnie już w połowie II wieku.