Антички период
На око 600 година п. н. е. овим простором су прошла трачко-кимерска и скитска племена, а у III веку п.н.е. Келти. За присуство келтског племена Скордисци везује се настанак Сингидунума, који се, као утвђено насеље, први пут помиње 279. године п.н.е. Први део речи Синги означава округли, а дунум утврђење или град. Могуће је да назив потиче од имена трачког племена Синга, затеченом, у време доласка Келта. Нема готово никаквих трагова о том келтском граду, осим што су на локалитетима Карабурме и Роспи ћуприје пронађене некрополе са уметнички вредним предметима, које су припадале ратницима племена Скордисци. Знатни келтски културни утицаји уткани су у духовну културу становништва Сингидунума, који су делом пренети и помешани са римским античким културним елементима.
Римљани су Београдом овладали почетком I века нове ере и под њиховом влашћу био је читава четири века. Војници мезијских легија, чине прву римску војну посаду у Сингидунуму. Из тог периода потичу гробови у облику бунара пронађени на Тргу републике и другим местима у граду. Поред Сингидунума у саставу римске империје био је и Таурунум, данашњи Земун. Оба града постају значајна војна упоришта на утврђеној римској граници - "лимесу".
Највећи процват Сингидунум доживљава 86. године, доласком Легије IV Флавија. Тада је изграђено прво утврђење од камена на Горњем граду, чији се фрагменти и данас могу запазити. Тај је каструм био квадратног облика и обухватао је простор данашњег Горњег града на Калемегдану. Изглед Таурунума (Земуна) из тог времена је мање познат и он се вероватно налазио на месту данашњег Доњег града. Као значајнији римски војни логор Сингидунум је стекао градска права у II веку н. е. за време цара Хадријана. Његов војнички значај је порастао још више у III веку, када је цар Аурелије напустио Дакију а Горња Мезија добила нове границе дуж десне обале Дунава. Тада је Сингидунум средиште хришћанске епископије. У њему је нешто касније рођен римски цар Јовиан Флавие Клаудије.
Уз војни логор, Римљани су насељавали ветеране својих легија како би још више обезбедили своју границу. Тако је временом ту настало доста велико насеље које је имало праволинијску основу, са улицама које се секу под правим углом. Неке основе оваквих урбаних елемената сачуване су и данас, што се види по положају улица Узун Миркове, Душанове и Краља Петра I. Такав правоугаони облик сачувао је и Студентски трг (некадашњи римски форум са термама откривен пре тридесетак година).
Између Сингидунума и Таурунума, преко Саве, постојао је мост који је спајао ова два града и којим је ишао један од најзначајнијих римских путева. Тако је Сингидунум постао значајна друмска раскрсница за римске провинције Мезију, Дакију, Панонију и Далмацију. Војни пут - Via militaris, који је ишао са запада на исток, преко Сирмиума (Сремска Митровица), Сингидунума и Viminacijuma (Костолац), до Византа, био је заштићен утврђењима. Таквих утврђења било је и на данашњој територији Београда, као што су била: Mutatio ad Sehtum (Мали Мокри Луг), Castra Tricornia (Ритопек), Mutatio ad Sehtum Militare (Гроцка) и друга. Значајан је био и пут који је спајао тадашња рударска насеља на Авали, Космају и Руднику. Значајније трагове материјалне културе (гробнице, споменици, скулптуре, керамика, новац) нађени су у многим селима београдске околине.
Поделом римског царства на Источно и Западно 395. године, тадашњи Сингидунум постаје гранични град у саставу Византије. Тај нови положај града одредио је његову даљу судбину, јер он постаје не само спона различитих културних утицаја, већ пре свега саобраћајни и стратегијски кључ Византијског царства.