Im Laufe des ersten vorchristlichen Jahrhunderts geriet das Königreich Noricum immer stärker unter den politischen und kulturellen Einfluss der römischen Großmacht. Die Römer errichteten das Grenzschutzkastell Lentia/Linz und erbauten 191 n. Chr. ein festes Legionslager in Lauriacum/Lorch, dem 212 als zweiter römischer Stadt neben Ovilava/Wels ein Stadtrecht verliehen wurde. Ovilava wurde im Zuge der Reformen Kaiser Diokletians zur Hauptstadt der Provinz Ufernoricum erhoben (284-305). Zur Erschließung der jungen Provinz bauten die Römer ältere Verkehrswege aus und legten neue Straßen an.
Die zweite Hälfte des 2. Jahrhunderts war geprägt durch die Kämpfe mit einer germanisch-sarmatischen Allianz unter Führung der Markomannen im Norden der österreichischen Donau. Die Kaiser Marc Aurel und Commodus konnten mit Mühe den Frieden wiederherstellen.
Während des 3. Jahrhunderts stand unser Raum unter dem Eindruck der aus dem Nordwesten drohenden Alemannengefahr, die zu mehreren Einfällen auf heute oberösterreichisches Gebiet führte. Der ständige Abwehrkampf am Donaulimes führte dazu, dass sich im 4. Jahrhundert mehrere Kaiser kurzfristig im Gebiet des heutigen Oberösterreich aufhielten. Gegen Ende des Jahrhunderts hatte der Osten des heutigen Österreich schwer unter Germaneneinfällen zu leiden, und als die Alemannen das Gebiet zwischen Iller und Lech besetzten, war es nur noch eine Frage der Zeit, wie lange Ufernoricum gehalten werden konnte. Auflösungserscheinungen und die Führerpersönlichkeit des hl. Severin charakterisieren die zweite Jahrhunderthälfte, in der die Verwaltungsaufgaben bereits von der kirchlichen Hierarchie und deren Organen wahrgenommen wurden.
Der Märtyrertod des hl. Florian (304) ist ein frühes Zeugnis des Christentums in Oberösterreich. Der Tod des hl. Severin, des Apostels Noricums im Jahr 482 und der 488 erfolgte Teilabzug der romanischen Bevölkerung aus Ufernoricum unter dem Druck germanischer Völkerschaften markieren das Ende der Römerzeit.