入主高卢后，罗马人在马赛大兴土木，一条连接马赛和的支线罗马道路得以兴建，港口得到整治，对外贸易日渐繁荣。此外当地出现了多处罗马式的建筑，包括斗兽场、歌剧院、引水渠等，首个大型天主教堂与公元三世纪初建成。公元三世纪末，罗马帝国在戴克里先的统治下一分为二，马赛被划归至西罗马帝国。公元309年（一说公元310年），西罗马帝国皇帝馬克西米安与其子马克森提乌斯因夺权而决裂，马克西米安发动叛变但未能得逞，随后在马赛城内自杀；马克森提乌斯则在312年的米尔维安大桥战役中溺亡。此后，西罗马帝国日趋衰落，在四帝共治制的推行下，纳博讷高卢一分为三，马赛成为“第二纳博讷”（）的一部分，其附近沿海区域被称为“阿尔勒省”（）。