Хотя большая часть продукции, выращенной и изготовленной в Египте, вывозилась из страны в Рим, Александрия оставалась самым богатым и важным городом восточного Средиземноморья. Как и раньше, в городе периодически вспыхивали волнения и беспорядки, но римляне по-прежнему поощряли развитие греческой культуры и поддерживали традиционные учреждения, вроде Мусейона и Великой библиотеки. Именно в римский период Александрия взрастила историка Арриана (ок. 120 г.), математика, географа и астронома Птолемея (также известного как Клавдий Птолемей; ок. 140 г.), который написал весьма популярный труд «Альмагест» — свод достижений греческой астрономии, причем привел даже те сведения, которые противоречили основной теории — например, что Земля вращается вокруг Солнца. Его геоцентрическая концепция вселенной, получившая позже название птолемеевской, догматически насаждалась на Западе вплоть до XVI века. Менее знаменитым, чем Птолемей, но не менее блестящим ученым был Герон (ок. 62 г.) — геометр и изобретатель, который создал первый прообраз парового двигателя и машины для чеканки монет, а также вывел десятки формул для описания свойств многоугольника. Великий врач Гален (ок. 129–216 гг.) завершил обучение в Александрии, превратившейся в передовой центр современного медицинского знания. Греческие города по всей стране также служили важными центрами культуры и образования, там существовали театры, школы и гимнасии; из Навкратиса вышел грамматик Афиней (ок. 200 г.), из Ликополя — философ и основатель неоплатонизма Плотин (205–270).
По мере того как греки и другие «иноземцы» закладывали основы процветания искусства и литературы византийского периода, народная египетская культура и религия постепенно увядали. По иронии судьбы, примерно в то же время, когда наступил упадок традиционной египетской культуры, в римском обществе стали набирать популярность культы Исиды, Сераписа, Осириса и Анубиса; культ Исиды распространился вплоть до Адрианова вала в Британии. Благополучная элита Египта, не включавшая большинство коренного населения, с энтузиазмом усваивала практики эпохи фараонов. Бальзамирование и мумифицирование, изображение местных божеств погребального культа в гробницах и на поминальных стелах, хотя и с сильным влиянием классического искусства, стали нормой. Египетские боги появлялись в таких изображениях в римских одеяниях, с типичными для египетского искусства позах, но с эллинистическими лицами, как можно видеть в катакомбах Александрии. Аналогичным образом, мумии — например, найденные в Файюме, — зачастую снабжались прекрасными, реалистическими портретами, написанными в совершенно неегипетском стиле. Такое заимствование черт египетского искусства и культуры (по крайней мере, в измененном виде) было характерно и за пределами Египта, ранние римские императоры стремились играть роль фараонов; достаточно вспомнить, к примеру, великолепный павильон Траяна в Филе.
Однако появление новых зданий и надписей быстро пошло на убыль после 160 года н. э., и Деций (249–251) стал последним императором, чье имя в картуше вырезали на стене храма. Усиленное взимание налогов с коренного населения, сокращение государственных субсидий на содержание жречества, централизованный контроль за храмами со стороны римских чиновников, падение статуса жрецов, стремительное исчезновение сословия писцов, владевших иероглифической письменностью и демотикой (египетское курсивное письмо, существовавшее с Двадцать первой династии), равнодушие местной элиты, более озабоченной утверждением эллинистической идентичности, — все это в совокупности ускорило гибель древних традиций. Последний известный нам иероглиф был вырезан 24 августа 394 года, а последняя сохранившаяся демотическая запись сделана в 452 году; оба памятника связаны с Филой. А затем древняя религия и культура, существовавшие свыше трех тысячелетий, растворились в новых формах и культах.