סמוך לימי הורדוס, או מיד בתחילת שלטונו ועוד לפני הקמת המבנים המונומנטליים, כאשר העיר הלכה והתעצמה, התפשטה ירושלים צפונה לצד הר הבית. השוק הגדול הסמוך למערב הר-הבית הוסיף והתרחב אל הצפון לאורך הכותל המערבי ורובע חדש נוצר סביב השווקים שהתהוו במקום עם גדילת הסחר. הרובע שהתמקם מערבית וצפונית להר-הבית בצמוד אליו, תוּחם על ידי חומה חדשה שנקראה "החומה השנייה" (ראו במפה). גבולות החומה היו מצודת אנטוניה ממזרח, שער גינת (בערך במקום "הצטלבות הרבעים" של היום) ממערב, ואזור שער שכם (של ימינו) מצפון, כאשר התוואי שער גינת שער שכם עבר לאורך גיא הטירופיאון, מעל גדתו המזרחית. ודאי הוא שהחומה לא הקיפה את גבעת הגולגולתא, מקום צליבת ישו ואתר קבורה, כיוון שאזור זה היה מחוץ לתחומי העיר בעת הצליבה. דבר זה נלמד מהברית החדשה: "...(ישוע) יָצָא אֶל הַמָּקוֹם הַנִּקְרָא גָּלְגֹּתָּא..." (), "...מְקוֹם צְלִיבָתוֹ שֶׁל יֵשׁוּעַ הָיָה קָרוֹב לָעִיר..." (שם, שם, פסוק 20).
מבני שלטון ומצודות בתקופה ההרודיאנית.
מצודת אנטוניה הייתה המצודה העיקרית של העיר, מקום מושבו של המשמר, והמקום שהגן וצפה על הר הבית מצפון.
מצודת המגדלים מוקמה במקום שבו נמצאת היום מצודת "מגדל דוד". הורדוס בנה את מצודת המגדלים "והם נפלאו בגדלם וביופים בחוסנם בין מגדלי העולם כולו". המקום היה גבעה שבוצרה בחומה חיצונית עוד בימי החשמונאים, והורדוס שיבץ על קו החומה את שלישיית המגדלים שנקראו על־שם אהוביו: מרים אשתו, פצאל אחיו והיפיקוס חברו. מגדל היפיקוס נקרא גם "מוצא החומות", כיוון שבו נפגשות החומה הראשונה והחומה השלישית.
שלושת המגדלים היו רבועים. מגדל היפיקוס היה ברוחב ובאורך 13 מטר, ובגובה 40 מטר, כאשר חציו התחתון כולו אטום. מעל מסד זה נבנו שתי קומות של חדרים, ומגדלים קטנים על גגו. מגדל פצאל היה בגודל של 20 מטר רוחב ואורך, וקומת מסדו המוצק גם היא בגובה 20 מטר; מעליה אולם בגובה 5 מטרים על פני כל השטח, ומעל האולם קומה מחולקת לחדרים. "וגם מרחץ היה בו, עד אשר נראה, כי אין המגדל הזה נופל מבית מלכים" (מלחמות היהודים, שם, שם). גם הוא היה מקושט במגדלים קטנים בגגו. בעבר סברו כי בסיס המגדל ההרודיאני הנראה כיום במצודה היה שייך למגדל פצאל, אך כיום סוברים רוב החוקרים כי היה שייך למגדל היפיקוס. מגדל מרים היה גם הוא בתבנית קובייה מוצקה של 20 מטר גובה, אורך ורוחב, ועליה עליות מפוארות ביותר בגובה עוד 23 מטרים. אבני הבניין של המגדלים היו אבני גזית לבנות ומסותתות. את המגדלים הקיפה חומה.
מצפון למצודה נכרתה (או שמא הייתה קיימת עוד מימי החשמונאים) בריכה גדולה לאגירת מי גשם, היא בריכת המגדלים.
במהלך ביצוריו ושיכלול העיר בידי הורדוס, בנה הורדוס לעצמו ארמון מלוכה מפואר בצִדה המערבי והעליון של העיר העליונה. הארמון גבל בחומת העיר ומצִדו הפנימי (שלצד העיר) הוא הוקף בחומה המבדילה אותו מהעיר. מדרום למצודת המגדלים ניצב "ארמון המלך, הנעלה על כל תיאור". יוספוס הרחיב בתיאור המותרות: אולמות מפוארים מקושטים באבני חן, כסף וזהב, תקרות עשויות קורות עץ מעוטרות, ומיטות למאה אורחים. הארמון היה מוקף סביב בסטוים עגולים.
תיאורו של יוספוס נקטע כאן בהערה:
לא נמצאו שרידים ארכאולוגיים מן הארמון. במערבו של הרובע הארמני ובשטח ה"קישלה", נמצאה מערכת קירות תמך ששימשה כנראה מסד לארמון.
הר הבית ובית המקדש.
מרכז הדרה וייחודה של ירושלים בשלהי ימי הבית השני היה בית המקדש ששכן בתוכה. לעומת המקדש שנבנה בידי עולי בבל, שהיה פשוט וללא פאר, הורדוס שִכלל את המקדש, והפכו ליצירת פאר במטרה להאדיר את שמו ולמצוא חן בעיני נתיניו היהודים. בית המקדש נישא עד לגובה של כ-70 מטרים מעל רחבת הר הבית, שאף היא הייתה גבוהה בהרבה מהעיר שתחתיה. לשיא יופיו ופארו הגיע בית המקדש בתקופתו של הורדוס שהוסיף ושיכללו בהרבה בהוד והדר, בנייה וביצורים. הורדוס, שהייתה חדורה בו אמביציה רבה לעניין, ניצל את קשריו הטובים עם האימפריה הרומית, משאביו הכספיים ויכולתו הטכנולוגית, לטובת ירושלים והמקדש. מקדש הורדוס היה מבונה היטב ומוקף בסטווים מפוארים, תוכו רוּצף וחוּפה בשישים יקרים ובזהב, המקדש והר-הבית נתמכו בחומות אדירות. קיר ההיכל של בית המקדש שבננה על ידי הורדוס היה בנוי מאבני שיש ירוק ולבן, ויש שסוברים גם שיש כחול שהיה יוצר מראה של גלים. הורדוס הכפיל את שטחו של הר-הבית, וזה הפך למקדש הגדול ביותר ברחבי האימפריה הרומית. בקצה המערבי של חומת הר-הבית הצפונית בנה הורדוס את מצודת אנטוניה, ובצלע הדרומי של ההר הקים את הסטיו המלכותי ששימש גם למטרות ציבוריות. מפעל הבנייה הכביר ושיפורו התקדם אף בימי ממשיכיו של הורדוס עשרות שנים אחר מותו, כמעט עד לחורבנו של הבית בידי טיטוס.
אף על בית המקדש ששופץ על ידי הורדוס אמרו חז"ל:
בניגוד לבתי המקדש שקדמו למקדש הורדוס, המחקר הארכאולוגי מצא ממצאים רבים התומכים בעדויות כתובות מהתקופה, בהם כתבי יוסף בן מתתיהו המתארים את מבנה המקדש. הורדוס הרחיב את חצר בית המקדש לכיוון דרום, ובנה בדרומו את הסטיו המלכותי - בזיליקה ששימשה לסנהדרין קטנה ולצורכי מסחר, בדומה לפורומים אחרים בעולם העתיק, אך זו שבנה הורדוס בירושלים הייתה גדולה ומפוארת יותר מכל מה שנבנה עד אז בעולם העתיק.
מבנים אחרים.
העיר העליונה הוא חלקו הגבוה של הר ציון, הנמצא כיום בתוך חומות העיר העתיקה. זהו השטח שעליו בנויים כיום הרובע היהודי והרובע הארמני. העיר העליונה קרויה בשם זה כיוון שהיא גבוהה באופן ניכר משלוחת עיר דוד ומהר הבית. בתקופת הורדוס שכן באזור העיר העליונה רובע הכהנים, אשר השקיף אל המקדש, וממנו נמתח גשר מפואר (שנמתח על קשת וילסון) ישירות אל הכניסה להר הבית.
הרחוב ההרודיאני - הרחוב המרכזי של ירושלים היה רחוב ארוך ורחב שטיפס מבריכת השילוח שבפאתה הדרומית-מזרחית של העיר, שבינתיים הפכה למוקד ציבורי, עד לכותל המערבי של ימינו, שם המשיך עוד לאורכו של הכותל מתחת לקשת רובינסון וקשת וילסון. בחפירות הארכאולוגיות לצד הכותל המערבי התגלה כי מהלך הרחוב נקטע בכיכר הסמוכה לאנטוניה שבסוף חומת הר הבית המערבית, אך ניכרים סימנים (למשל אבן ריצוף שלא הונחה), המעידים כי אף הייתה כוונה להמשיך רחוב זה הלאה עוד.
הרחוב היה בנוי על-גבי מערכת ניקוז המחופה באבנים לבנות, גדולות ומסותתות להפליא. מבריכת השילוח עלה הרחוב במדרגות מתונות במעלה שנמשך עד רחבת הכותל של ימינו. בחלק המרכזי של מעלה הרחוב, למרגלות חומת הר הבית (הכותל) ובסמוך אליה, מוקמו בצידי הרחוב הרחב חנויות רבות ושונות. חנויות אלו הפכו לשוק מסחרי גדול, כבר החל בסמוך לקשת רובינסון. בפינה המערבית-דרומית של הר-הבית התפצל הרחוב לכיוון מזרח, אל שערי חולדה שהיוו את הכניסה המרכזית להר-הבית. סביר להניח כי בין החנויות היו מקומות לרכישת קרבנות ושולחנות-חלפנים להחלפת כספם המקומי של עולי הרגל בכספי מס מחצית השקל. צומת מרכזי ברחוב היה בפינה הדרום־מערבית של הר הבית. משם ניתן היה לפנות מזרחה לכיוון שערי חולדה, צפונה - להמשך הרחוב, או במעלה קשת רובינסון אל הסטיו המלכותי. הממהרים היו יכולים לעלות בנקודה זו אל גגות החנויות שלצד הכותל ולהמשיך במפלס-מהיר לאורך הרחוב. כיום ניתן לראות שרידים מהרחוב:
לאחרונה התגלה קיומו של בית כנסת בסמוך לברכת השילוח. בית-הכנסת היה שייך למשפחת תאודוטוס בן וטנוס וסונפו אליו חדרי אירוח ומקוואות עבור עולי-הרגל.
המבנים ההלניסטיים - אף שלפי עדויות היו מבנים כתיאטרון ואמפיתיאטרון בירושלים, לא נמצאו להם שרידים. מבנים אלה נבנו "במישור", ייתכן שבאזור הרמה שמצפון לעיר. מיכאל אבי יונה ממקם את התיאטרון בלב העיר, ברמה שבין העיר העליונה לארמון הורדוס. הארכאולוג יוסף פטריך מציע כי התיאטרון של הורדוס בירושלים היה מבנה ארעי של עץ, כמקובל ברומא באותה עת.
מפעלי המים בתקופה ההרודיאנית.
הורדוס גם סלל אמת מים נוספת לעיר, האמה העליונה, שזו הובילה מים אל העיר מאֵזור בית לחם (בריכות שלמה) אל ברֵכת המגדלים והארמון. זאת מלבד האמה התחתונה שנוסדה עוד בימי החשמונאים והובילה מים מעין עיטם, אף הוא מאותו האֵזור. אמת מים זו, הייתה חלק בלתי נפרד מתכנון העיר הרומאית. עיר בגודלה של ירושלים, האמורה גם לספק את צורכיהם של אין-ספור עולי רגל בשנה, נזקקה למים רבים. הובלת המים האמה נעשתה באמצעות מערכת מסועפת ומורכבת בארוך של כ־20 ק״מ מדרום לירושלים בקו אווירי, וכ־30 מטר מעל גובה העזרה של הר הבית. מסלול האמה נבנה באופן מפותל כדי שלא תחצה שלוחות, אולם בשני מקומות נחפרה האמה במנהרה: האחת מתחת לבית לחם ואורכה 400 מטר, והשנייה מתחת לרכס ארמון הנציב ואורכה 370 מטר. האמה התפצלה באזור קבר רחל לאמה נמוכה שסופה בהר הבית, ולאמה הגבוהה שסופה בבריכת המגדלים, ליד המצודה. עד לאחרונה נחשבה האמה הגבוהה למאוחרת בכ־200 שנה מימי הורדוס, בתקופת חניית הלגיון העשירי בירושלים. אולם מחקרים עדכניים מצביעים על כך שהלגיון רק שיפץ את האמה שחרבה.
בריכות שלמה הוזנו גם באמצעות אמת הביאר. אמה זו מובילה את מימי עין ביאר, הנובע מתחת לפני הקרקע, במנהרה חצובה שארכה 500 מטר ובתעלה פתוחה אל בריכות שלמה.
בריכת השילוח שנוסדה מימי החשמונאים חופתה בלוחות אבן והפכה למקום מרשים ומרכזי עבור עולי-הרגלים. בסביבות הבריכה התאפשרה חנייה נוחה לעולים הרבים, ומימיה אפשרו טבילה המונית.
תקופת הנציבים והחורבן.
לאחר מות הורדוס ומקץ תקופה קצרה של שלטון יורשיו, הפכה רומא את יהודה בשנת 6 לספירה לפרובינקיה רומאית בשם יודיאה שהייתה בשליטת נציבים.
המצב המדיני בתקופת הנציבים.