Stele funeraria di Titia Prima (a sinistra) e di Caesellius Diopanes (a destra)

Nel IV sec. a.C. popolazioni umbre presenti nella vallata del Savio già da due secoli diedero vita al primo insediamento stabile sull'area dell'odierna città. Risalgono alla seconda metà del IV sec. a.C. le tracce del nucleo urbano -adiacente all'attuale Piazza Plauto- costituito da modesti edifici in legno con annessi piccoli impianti artigianali. Dopo due impegnative campagne militari, Sarsina fu sottomessa dai Romani (266 a.C.) che comunque le garantirono una certa autonomia, conferendole lo status di civitas foederata (città alleata). A seguito di ciò nel 225 a.C., durante la guerra tra Galli e Romani, i Sassinates, unitamente agli Umbri, fornirono all'esercito romano 20.000 soldati. È in questo periodo che si colloca la nascita del grande commediografo e poeta Tito Maccio Plauto (254 a.C.).

Nei decenni centrali del I sec.a.C. la città, ormai integrata nello stato romano come municipium, venne riorganizzata sul piano urbanistico ed architettonico e dotata di una solida cinta muraria.
Determinante per il suo assetto sociale ed economico è la presenza di liberti (schiavi affrancati), spesso di origine orientale, che diventati ceto imprenditoriale contribuiscono a rivitalizzare la città. A conferma della sua origine umbra in età augustea il municipio viene inserito nella circoscrizione amministrativa della Regio VI (Umbria) anziché nella Regio VIII (Emilia). In età imperiale e fino al III sec. d.C. Sarsina conobbe un notevole sviluppo, basato su una solida economia silvo-pastorale e sui rapporti commerciali instaurati con il porto di Ravenna.

Il volume d'affari raggiunto dalle varie attività è attestato dalla presenza, nei testi sepolcrali, di riferimenti alle corporazioni dei fabri (artigiani), centonari (fabbricanti di stoffe), dendrophori (carpentieri) e muliones (mulattieri).
Nel tardo III sec. d.C. Sarsina subì violente devastazioni -forse da parte di popolazioni barbariche- attestate dai segni evidenti di incendio riscontrati sui pavimenti musivi di alcune abitazioni; seguì un periodo di decadenza e stasi insediativa. Fra il III e il IV secolo ebbe il suo primo vescovo, Vicinio, poi divenuto il santo patrono della città. Ulteriori incursioni -forse dei Visigoti e degli Eruli- si datano al periodo compreso tra il 409 e il 470 mentre nel 757 fu soggetta all'Esarcato. Nel X secolo venne eretta la Cattedrale romanica che funse da nucleo attorno al quale continuò a gravitare la città.

Veduta aerea del centro di Sarsina