Rundt år 29 e.Kr ble Sofia erobret av Romerriket og omdøpt til . Byen ble et , eller senter for en administrativ region under styret til keiser Trajanus (98-117). Den første nedskrivingen om Serdica ble gjort av Klaudios Ptolemaios (rundt 100 e.Kr). Byen ble utvidet med små tårn på bygninger, bymurer, offentlige bad, administrative og kulturelle bygninger, en basilika og et stort amfiteater kalt . Da keiser Diocletianus delte provinsen Dakia i Dacia Ripensis (ved bredden av Donau) og Dacia Mediterranea, ble Serdica hovedstad i Dacia Mediterranea. Byen ble utviklet de neste 150 åra, og Konstantin den store kalte byen .