Vannforsyning fikk byen rundt 80 e. Kr. fra fjellkjeden Eifel rundt 60 km sørvest for byen. Eifelakvedukten er en av de lengste kjente romerske akvedukter og slynget seg over 95 km gjennom kupert terreng. I 89 ble Köln provinshovedstad for provinsen Germania Inferior. I 260 ble Colonia Agrippiniensis hovedstad for det kortvarige galliske utbryterriket. Etter det begynte man å bygge en fast bro over Rhinen, , og på den andre siden et kastell kalt , dagens bydel Deutz. Fra 355 ble byen gjentatte ganger erobret av invaderende germanere og gjenerobret av romerske tropper frem til 454, da romerne måtte gi opp byen for godt og overlate området til frankere.