Palermo fu certamente una città ricca, principalmente dedita ai commerci, ma con una realtà agricola e produttiva particolarmente fiorente. Ai tempi della prima guerra punica contava circa trentamila abitanti. Divenne quindi municipio romano, mantenendo una certa indipendenza e solidità economica, legata soprattutto ai commerci che avvenivano in seno al suo porto. Per i sette secoli successivi alla conquista romana non esistono notizie certe sull'estensione e lo sviluppo della città. Sicuramente durante tale periodo, Palermo e il suo territorio subirono la generale decadenza economica e demografica che interessò l'intera Europa occidentale romana.

La città mantenne la medesima conformazione urbana e le sue mura furono ritenute sicure; L'unico fenomeno che caratterizza l'attività edilizia è l'uso di chiese ipogee dedicate al nuovo culto cristiano e di gallerie utilizzate come necropoli.

Dal sesto secolo in poi, condizioni di relativa sicurezza e la politica religiosa condotta da Papa Gregorio Magno, consentirono il sorgere di chiese e complessi monastici sia nel centro urbano che nel territorio circostante la città. Di questo periodo è la prima fondazione di S. Martino delle Scale, nonchè di altri monasteri come il benedettino S. Ermete e S. Maria della Speranza, di ispirazione gregoriana.

In tutto il periodo in cui Palermo fu sotto la dominazione di Costantinopoli l'economia era quasi del tutto affidata al latifondo e gran parte della popolazione era mantenuta in stato di coloni o di servitù della gleba e gravata da forti tributi. Alla città non mancò l'apporto di nuove esperienze dovuto all'arrivo di gente bizantine, ma l'accrescimento culturale erano appannaggio esclusivo della classe al potere e del clero.

Dal 652 iniziarono le prime incursioni in Sicilia dei musulmani dall'Africa che continuarono con maggiore intensità nel corso dell'ottavo secolo. Con l'arrivo dei musulmani si riorganizzò a Palermo e in Sicilia in generale l'intero sistema giuridico e statale. Venne inoltre rafforzato il sistema di difesa ed in particolare a Palermo vennero restaurate le mura, alle quali furono aggiunte i ribat, piccoli nuclei fortificati esterni alle mura.

La città divenne sede di un emirato e fu dotata di edifici residenziali per la nobiltà musulmana, erigendo un grandioso complesso di edifici (castello) posto nella parte più alta della città, la Halaqah. Tra l'831 e il 1072 Palermo divenne una grossa città araba con ben trecento moschee, con interi quartiere costruiti da emiri urbansti, come la Kalsa ( "al Kalisah" l'eletta).

Famosa in questo periodo era il Cassaro (al qsar) che collegava direttamente la parte alta della città al porto e che tornò ad essere una strada-mercato e sede degli uffici di cambio. Nel tratto principale del Cassaro si ritrova la grande moschea delle adunanze, Gami, capace di ospitare oltre 7000 persone.