Холм, на котором поселились паризии, назывался Люкотициус, город — Лютеция, и в 53 году до н. э. великий Цезарь упомянул его в своих «Комментариях». Для святилища римляне выбрали холм повыше — на другом берегу Сены. Там возвели сначала храм Марса, позднее — храм Меркурия. В начале III века площадь острова составляла 10 га (площадь современного Сите — 17 га). Вниз по течению стоял дворец римских правителей, где в 359 году полководец Юлиан был провозглашен императором (вторым коронованным в Париже императором стал Наполеон Бонапарт). Вверх по течению, там, где теперь высится собор Нотр-Дам, стоял языческий храм. Остальная часть острова была застроена каменными одноэтажными домами с крышами-террасами. Население Лютеции составляло в то время примерно 7 тысяч человек. По римской традиции, остров Сите (что означает «город») был укреплен и привязан к берегам мостами, порт углублен. Если снимать один «культурный слой» за другим, то здесь можно обнаружить развалины терм, арен, форумов, то есть здесь все было как в обычном римском городе.
В 267 году началось нашествие варваров, и жители левого берега перебрались на остров, где рукава Сены служили им надежной защитой от врагов. Однажды римские солдаты привели на вершину холма трех арестованных христианских проповедников. Среди них был Дионисий (по-французски — Дени), обвиненный властями в распространении христианства. У стен храма Меркурия от него требовали публичного отречения, но 90-летний старец отказался предать свою веру и был тут же брошен на плаху. Однако как только римский меч обагрился кровью, св. Дени встал с колен, взял в руки свою отрубленную голову и двинулся вперед. Он прошел еще 6000 шагов, прежде чем упал, чтобы больше не подняться. По преданию, на этом месте, к северу от холма, его и похоронили. Откуда, вероятно, и произошло название Монмартр — Холм Мучеников. В XII веке над могилой святого появилась базилика — церковь Сен-Дени, ставшая на многие века усыпальницей французских королей.
Примерно в 360 году Лютеция была переименована в Париж.
Спустя два столетия после смерти святого Дени в Париж пришла маленькая девочка с кельтским именем Женевьева, означающим «дочь неба». Это были страшные времена, когда полчища гуннов двигалась в центр Европы и огромная армия Аттилы катилась к Парижу. В предчувствии беды Женевьева пребывала в оцепенении: почти ничего не ела, дни и ночи проводя в молитвах. В городе уже началась паника, но когда Женевьева сказала: «Гунны не тронут Париж!» — в ее словах звучала такая уверенность, что люди невольно успокоились. Вал нашествия остановился у самых ворот Парижа, а затем обратился вспять. После этого чуда люди стали считать Женевьеву святой. Она умерла в 502 году, 80 лет от роду, и была похоронена под сводами базилики на вершине холма Люкотициус, названного с той поры ее именем — Мон СентЖеневьев.
В 508 году Галлия была завоевана франками, и король Хлодвиг объявил Париж столицей Франкского королевства (от государства франков происходит современное название страны). В эпоху Каролингов город шесть раз подвергался нападению норманнов, и каждый раз жители укрывались на острове, где они возводили крепостные стены. В результате этих оборонительных работ произошло повышение уровня земли (за всю свою историю остров Сите «вырос» на семь метров).