Pouco se conhece do traçado da cidade romana, mas sabe-se que ela estava disposta na elevação mais alta no centro da cidade moderna e que o seu epicentro - aacrópole - correspondia à actual zona entre as ruínas do templo romano e da Sé de Évora.Nessa área deviam cruzar-se as duas vias principais da cidade, o cardo eixo N/S e o decumano eixo E/W. A cidade tinha ainda uma muralha de 1080 m de perímetro, construída no século III num contexto de instabilidade do Império,com quatro portas nos pontos cardeais, de onde se originavam o cardo e o decumano. A partir destas portas a cidade estava conectada ao sistema viário romano, que a ligava às outras cidades da Península. Alguns troços da muralha ainda existem, incorporados a construções posteriores. Um importante vestígio é o chamado Arco de D. Isabel, resto da porta romana norte.
Na freguesia da Tourega, os restos bem-preservados de uma villa romana de 500 m² dotada de um complexo termal mostram que ao redor da cidade existiam estabelecimentos rurais mantidos pela classe senhorial.
Nos finais da época romana, com a cristianização da Península, Évora foi sede de um bispado. Um certo Quinciano bispo de Évora Quintianus episcopus Elborensis aparece na lista de bispos que atenderam o Concílio de Elvira, celebrado por volta do ano 306.
O período visigótico corresponde a uma época obscura da cidade. Pensa-se, porém, que a Diocese de Évora continuou a existir, sendo conhecidos os nomes de sete bispos da época. Na cidade, então chamada Elbora ouErbora, eram cunhadas moedas de ouro e prata.
Em 714, em plena época da dominação muçulmana, a Évora visigoda foi tomada por Abd al-Aziz ibn Musa, primeiro wali do Al-Andalus O domínio mouro da cidade, então chamada Yabura, não foi isento de conflictos. Em finais do século IX e começo do X, Évora era parte do senhorio de Badajoz fundado por Ibn Marwan. Em 913, Ordonho II da Galiza cercou a cidade e, graças ao mau estado das muralhas romanas, tomou-a e massacrou a população.O governador, Marwan Ibn Abd al-Malik ibn Ahmad, foi morto numa mesquita, e Ordonho abandonou a cidade com 4 mil cativos entre mulheres e crianças. Já em 914 a cidade foi repovoada com aliados do senhor de Badajoz da época, Abd Allâh ibn Marwân al-Jilliqî. Nessa época, a muralha da cidade foi reconstruída seguindo o traçado do muro romano da Antiguidade.
Sob os mouros, a cidade conheceu um novo período de esplendor económico e político, graças a sua localização privilegiada. Esse desenvolvimento ocorreu nos século XI e XII e levou a cidade a suplantar a importância de Beja, que havia sido a urbe moura mais importante no primeiro milênio nessa região. Fontes cristãs de finais do século XII afirmam que Évora possuía dois alcáceres castelos mouros, um "velho" e um "novo". O alcácer "novo" foi construído possivelmente no século XII e, junto com a mesquita, localizava-se na área da acrópole romana. Na zona intramuros, 1/8 da área a leste era ocupado pela zona do alcácer, enquanto que a cidade propriamente dita, a medina, ocupava a área restante. A malha urbana da medina era muito mais densa que a romana e organizada de forma radial ao invés de ortogonal, característica típica das cidades muçulmanas que ainda pode ser vista no centro histórico.