Lutetia var også erobret, og Romerne begyndte at genopbygge byen, som primært var beliggende på øen Île de la Cité og syd for øen. Der blev opført gader, huse, romerske bade, vandledninger, et forum (politisk, religiøst og kommercielt centrum) og en arena til gladiatorkampe og teater. Handlen på floderne tog også til.
I midten af 200-tallet blev Saint Denis Lutetia's første biskop. Senere forbød romerne kristendommen, og Saint Denis blev halshugget af romerne og blev martyr. Han blev halshugget på Montmartre højen. Kristendommen blev dog udbredt og kirker blev bygget. I starten af 300-tallet blev Kristendommen anerkendt af romerne.
I slutningen af 200-tallet blev Lutetia invaderet af barbarer, som bl.a. ødelagde de romerske bade. Lutetia's beboerne flygtede til Île de la Cité, hvis forsvar blev forstærket. Plyndringerne blev dermed begrænset til den del af byen, som lå på den sydlige bred.
I 360 skiftede Lutetia navn til Paris efter Parisii-stammen. Samme år blev hærføreren for den romerske hær i Gallien, Julian, udråbt til Kejser af sine soldater. Det skete i Paris, højst sandsynligt i de romerske bade (Cluny-badene). I tiden herefter faldt det romerske rige mere og mere fra hinanden.
I 451 blev Paris belejret af hærføreren Attila og hans vilde soldater (hunner). En ung gallisk-romersk kvinde ved navn Geneviéve bad sammen med veninder om, at byen måtte blive frelst. Det skete, da hæren gik udenom Paris og videre mod Loire. Hun blev senere Sainte Geneviéve, skytshelgen for Paris.
