Peloponnesolaissodan viimeinen ateenalaisille voitokas meritaistelu, Arginusain taistelu, käytiin aivan Lesboksen edustalla. Aigospotamoin taistelun tappion seurauksena saari joutui Spartan alaisuuteen, mutta saavutti myöhemmin itsenäisyyden Antalkidaan rauhassa. Myöhemmin saari päätyi muun Kreikan tavoin Makedonian vallan alle. Hellenistisenä aikana saaren omistajuus vaihtui usein. Lopulta se päätyi Rooman vallan alle vuonna 79 eaa. Nuori Julius Caesar osallistui valtaukseen. Rooman valtakunnassa saari oli osa Asian provinssia ja sai nauttia monista vapauksista.