מעט מאוד ידוע על אספקת המים לאיליה קפיטולינה, ההנחה היא שמקור המים העיקרי היו בורות מים שנחצבו מתחת לבתי מגורים ובעיר עצמה, בריכות מים ציבוריות מוזכרות בתיאורו של הנוסע מבורדו הן בתוך העיר והן מחוצה לה, ומזכיר את מערכת אספקת המים לבית המקדש ואת בריכת השילוח. מקור מים נוסף - אמות המים המשיכו להוביל מים לירושלים ועבודות שיפוץ שיקום ואולי הרחבה נעשו על האמה העליונה. אמה זו נמשכה לאורך כ־13 ק"מ, ממוצאה ב"בריכות שלמה" (כ 4 ק"מ מדרום לבית לחם), עד סיומה בשער יפו. האמה נמשכת בקו ישר לאורך קו פרשת המים. לאורך האמה קטעים ארוכים החצובים בסלע ואילו בקטעים אחרים רואים בנייה המשלימה חציבה רדודה. אמה זו ידועה, מוכרת בעיקר מחלקה העובר בצינור אבן בסמוך לקבר רחל – באזור ג'בל מריר מתחילה השתפלות לעבר הבקעה שממערב לבית לחם שגובהה אינו עולה על 740 מ'. על מנת שלא להפסיד גובה אשר לו הייתה חשיבות מכרעת, בנו בבקעה צינור אבן (הפועל על פי עקרון של חוק הכלים השלובים), מערכת זו ידועה בשם "סיפון". תנועת המים בצינור יצרה לחץ בעזרתו המים ירדו לגובה של 740 מ' ועלו בהמשך לגובה של כ 780 מ'. צינור זה הגיע לאורך של כ־2-3 ק"מ אך מרבית חלקיו נשדדו או שמשו בבניות מאוחרות. הקטעים היחידים שהשתמרו ממערכת זו נמצאו סמוך לאזור קבר רחל, קטע באורך של 300 מ', וקטע נוסף במעלה הבקעה, צפונית מזרחית לקבר רחל. האמה הביאה את המים עד לאזור שער יפו ובתקופת בית שני הגיעו המים לארמון הורדוס. על חוליות צינור האבן של האמה נחרטו כתובות בלטינית ובהן שמות של יחידות הלגיון העשירי המעידים כי האמה תוחזקה ואולי נבנתה מחדש על ידי הלגיון. בשנת 2010 נחשף קטע האמה ששירת את איליה קפיטולינה וככל הנראה הוביל לבריכת חזקיהו.
תולדות היישוב היהודי בתקופה הרומית.
כל כובד המלחמה של המרד הגדול התרכז בירושלים - שלב הסיום במלחמת היהודים ברומאים, העיר חרבה והלגיון העשירי ישב על שרידיה. עדויות עקיפות מלמדות שיהודים עדיין נאחזו בירושלים אולי כמספקי שירותים ללגיון ולאזרחים הרומאים שבאו בעקבותיו.
איש הכנסייה אפיפאניוס מספר בחיבורו על המידות והמשקלות כי בהר ציון נותרו לאחר החורבן שבעה בתי כנסת, אחד מהם נותר עומד על תילו - וייתכן ששימש כבית כנסת - עד לתקופה הביזנטית. איש הכנסייה אוסביוס מספר (בהגזמה רבה) כי בין החורבן למרד בר כוכבא התגוררו בירושלים "עשרות אלפי" יהודים ונוצרים. כרוניקה סורית נוצרית המיוחסת למאה החמישית ומתארת את תולדות הנצרות מספרת, בין היתר, את תולדות הבישוף החמישי של ירושלים - נח שהנהיג את הכנסייה הירושלמית במאה השנייה. אבותיו עלו לירושלים מבבל ככל הנראה בימי אדריאנוס ונח התקרב לקהילת היהודים-נוצרים והוטבל לנצרות. הסיפור מתעד - למעשה התיישבות של יהודים "עולים חדשים" מהגלות בירושלים ומעיד על מציאות יהודים בעיר. המחקר קובע כי ירושלים חדלה לאחר החורבן לשמש כמרכז פיזי - מדיני - כלכלי והמשקל עבר, ככל הנראה, לביתר. בימי מרד בר כוכבא לא עמדה ירושלים במרכז האירועים ואף על פי שהחלטת בניית איליה קפיטולינה הייתה אחת הסיבות לפריצת המרד לא בירושלים החל האירוע ולא בה הסתיים. לקראת סוף המאה השנייה או המאה השלישית התגוררו יהודים בירושלים כפי שמוזכרת בתלמוד הבבלי קהילת קודש של ירושלים, חבורה של חכמים שנאחזה בירושלים כאשר התאפשר ליהודים לגור בעיר.
עלייה לרגל.
אין עוררין על מעמדה המרכזי של ירושלים בתקופת בית שני. העיר שהייתה מרכז מדיני ועיר בירה, מוקד של יצירה וגילמה את המהות היהודית. אליה עלו לרגל, ללמוד תורה ולהתפלל, המתפללים מחוץ לירושלים עמדו כאשר פניהם אל כיוון העיר. ירושלים תפסה מקום מרכזי בהלכה ובמחשבה היהודית. כל אלו באו לידי ביטוי בספרות הענפה של תקופת בית שני. משחרבו ירושלים ובית המקדש אבד לעם היהודי המרכז המדיני-תרבותי, אולם הקשר לא ניתק, ובמהלך התקופה הרומית נעשו מאמצים להתיישב בירושלים, חרף האיסור לשבת בעיר. ירושלים הפכה מוקד לגעגועים ותקווה. אחד המנהגים ששימרו את הקשר בין ירושלים לעם היהודי היה העלייה לרגל, משחרב בית המקדש חדלה העלייה לרגל להיות מצווה אך המשיכה במנהג:
מקורות יהודים ונוצרים רבים מאשרים שמנהג זה, שהתפתח בנפרד מנוכחות יהודית בירושלים, המשיך גם כאשר נאסר על יהודים להתגורר בירושלים וגם כאשר גזירות השמד שאיימו על אורח החיים היהודי ולמעשה נמשך עד היום. העלייה לרגל לאחר החורבן יצרה שורה של הלכות שחלקן מפורטות בספרות תנאית כגון המנהג לקרוע קריעה, ומנהג שלא לאכול בשר או יין בעת שרואים את ירושלים בחורבנה.
לאחר דיכוי המרד הושלמה בניית איליה קפיטולינה אך על היהודים נאסר - על פי חוק - מלהיכנס או להתגורר בעיר. האיסור איננו מופיע במקורות רומיים והעדות לקיומו מצויה בכתבי אבות הכנסייה אך הדעה הרווחת היא שהאיסור אכן היה קיים. על פי המקורות הנוצרים ליהודים ניתן לעלות לירושלים רק בתשעה באב, אך מקורות תלמודיים מציינים כי עלייה לרגל התבצעה בכל ימות השנה ורבי יוסי מספר על ביקור בירושלים:
ומסכם רבי יוחנן את מעמד העיר ירושלים מול ירושלים של מעלה:
הקהילה הנוצרית.
ההיסטוריה של הכנסייה של ירושלים לוטה בערפל הנובע הן מדלות המקורות והן מהעובדה כי המקורות הבודדים נכתבו במרחק רב יחסית מהתקופה הרומית וכותביהם - אבות הכנסייה ערכו את כתביהם מתוך אינטרסים הקשורים למאבקים בין סיעות ושיקולי דוגמה הרחוקים מהאמת ההיסטורית.
הנצרנים.
תולדות כנסיית הנימולים של ירושלים לוטות בערפל הנובע בעיקר ממדיניות מכוונת של אבות הכנסייה להעלים תקופת - בראשית זו של כנסיית ירושלים. ככל הידוע קהילה זו הייתה ברובה יהודים שהתנצרו ונקראו נצרנים. בני הכת האמינו במשיחיות של ישו, במעמדו כבן האלוהים, בלידתו בדרך נס וברוח הקודש, אך דבקו באורח חיים יהודי ודבקו בהלכה היהודית, מתוך כך שמרו על קשר עם ירושלים כעיר הקודש. חברי הכת ייחסו חשיבות לסמלי מנהיגות שושלתית. קהילה זו דבקה בבישוף הראשון של ירושלים, יעקב הצדיק המכונה גם יעקב ירושלים, יעקב אדלפותאוס (יעקב אחי האל), שהיה, על פי המסופר בברית החדשה אחיו של ישו. על פי המסורת הנוצרית הוא היה הפטריארך הראשון של ירושלים ודמות בעלת השפעה רבה בקרב הקהילה הנוצרית בירושלים, בשנים שלאחר צליבת ישו. דמותו של יעקב נבנתה על היותו מחד בן משפחת הכהונה הגדולה אך מאידך מורד, נצר לבית דוד.
לצד קבוצה זו פעלה כת האביונים, כת יהודית-נוצרית שפעלה בארץ ישראל מן המאה הראשונה עד המאה הרביעית לספירה. האביונים קיבלו את ישו כמשיח ילוד אשה, אך דחו את האמונה באלוהותו, לה הטיף שאול התרסי. הם האמינו בספרי התנ"ך ובגרסה משלהם לספר הבשורה על-פי מתי (קצרה יותר וכתובה עברית ולא יוונית), שמה האחיד של בשורה זו הוא "הבשורה על פי האביונים". כמו כן דחו האביונים את שאר ספרי הברית החדשה. אבות הכנסייה ראו בהם כופרים ממש.
תולדות כנסיית הנימולים.
על פי ספרו של יוספוס פלאביוס "קדמוניות היהודים", יעקב נהרג לאחר מותו של הנציב הרומאי פורקיוס פסטוס ולפני מינויו של לוקיוס אלבינוס כנציב, היינו בשנת 62 לספירה. הכוהן הגדול באותה עת, ניצל את הזמן שבין הנציבים, וכינס את הסנהדרין אשר שפטה את יעקב וגזרה את מותו לסקילה בגין כפירה ביהדות. מותו של יעקב, ככל הנראה בשנת 62 הותיר את הקהילה של נוצרים-יהודים (או "כנסיית הנימולים" כדברי אוסביוס) ללא מנהיג ותחת הרגשה אפוקליפטית מחד, רדיפה מצד השלטונות היהודיים וירידת ההשפעה של הכנסייה הירושלמית על קהילות הנוצרים שמחוץ לעיר ובעיקר מחוץ לארץ ישראל. עדות למשבר בכנסיית ירושלים הוא האירוע העלום במהלכו יצאו חברי הקהילה לגלות מרצון בפחל ובחירת ראש לקהילה רק לאחר החורבן כלומר לאחר שנת 70. חוקרים של תולדות הנצרות מפקפקים בחלקם על אמיתות האירועים המתוארים על ידי אוסביוס, החוקר הבריטי המפורסם סמואל ג'ורג' פרדריק ברנדון מבטל מסורות אלו מכל וכל ובספרו הדן בתולדות הכנסייה מעלה סברה כי הנוצרים-יהודים חברו למגיני ירושלים וחילקו איתם את גורלם המר.
ירושלים שלאחר החורבן הציבה קשיים על האזרחים שניסו לחזור ולחיות בין החורבות, עדויות נוצריות מאוחרות מעידות על היאחזות נוצרית-יהודית על הר ציון, אך לסיפורים אלו אין ביסוס של ממש. על פי אוסביוס נאספו שרידי השליחים וביחד עם בני משפחתו של ישו בחרו בשמעון בן קלופס (בן דוד של ישו) שהיה כבר אז קשיש מופלג לעמוד בראש הכנסייה. ככל הנראה בחירתו של שמעון נבעה מקרבתו הן לבישוף הראשון יעקב ולישו בעצמו וקביעת תהליך של "שלטון" של שושלת ישו בכנסיית ירושלים, תהליך שאיננו זר למסורת היהודית שבה משרת הכוהן הגדול הייתה אף היא מועברת בין בני משפחה. תהליך בחירה זה "ילד" גם את כת המינות הנוצרית הראשונה, אוסביוס מציין כי אדם בשם תֶבּוּתִיס התחרה עם שמעון על המשרה ומשנכשל ייסד והנהיג את 7 כתות המינות של העולם הנוצרי העתיק. ייתכן כי דמות זו היא אגדתית שמטרתה להסביר באופן מיתי את היוצרות המינות כתופעת לוואי של שושלת מיוחסת ומוסכמת. בתאריך לא ברור אך ככל הנראה בין השנים 106–107 הובא שמעון בפני הנציב הרומי עונה והוצא להורג.
מותו של שמעון סימן את תום תקופת כהונת בני משפחת ישו כראשי כנסיית ירושלים והפיחות שחל במעמדם מול כנסיות אחרות - בארץ ישראל ומחוצה לה. על יורשו - יוסטוס ידוע מעט מאוד, והוא תואר על ידי אוסביוס כיהודי "נימול" שהאמין בישו כמשיח. לגבי שאר הבישופים הנימולים של כנסיית ירושלים כל שנותר הוא רשימה של שמותיהם שגם היא ובעיקר אמינותה נתונה במחלוקת.
כנסיית הערלים.