Das odrysische Königreich Thrakien wurde um 20 v. Chr. ein römisches Klientelkönigreich, während die griechischen Stadtstaaten an der Schwarzmeerküste als civitates foederatae („verbündete“ Städte mit innerer Autonomie) unter römische Kontrolle kamen. Nach dem Tod des thrakischen Königs Rhoemetalces III. im Jahr 46 n. Chr. und einem erfolglosen antirömischen Aufstand wurde das Reich als römische Provinz Thrakien annektiert.
Die neue Provinz umfasste nicht nur die Länder des ehemaligen Odrysischen Reiches, sondern auch den nordöstlichen Teil der Provinz Makedonien sowie die Inseln Thasos, Samothrake und Imbros in der Ägäis. Im Norden grenzte Thrakien an die Provinz Moesia Inferior; zunächst verlief die Provinzgrenze an einer Linie nördlich des Haeumusgebirges, einschließlich der Städte Nikopolis ad Istrum und Marcianopolis in Thrakien, doch gegen Ende des 2. Jahrhunderts n. Chr. war die Grenze nach Süden entlang des Haemus verlegt worden. Das Gebiet der thrakischen Chersonese (die heutige Halbinsel Gallipoli) wurde aus dem Zuständigkeitsbereich des Statthalters ausgeschlossen und als Teil der persönlichen Domänen des Kaisers verwaltet. Die erste Hauptstadt der Provinz, in der der römische Statthalter residierte, war Heraclea Perinthus. Thrakien war eine kaiserliche Provinz, die zunächst von einem Prokurator und ab ca. 107/109 von einem legatus Augusti pro praetore geleitet wurde. Ansonsten wurde die innere Struktur des alten thrakischen Königreichs beibehalten und erst allmählich durch römische Institutionen abgelöst. Die alten stammesbezogenen strategiai („Generalien“), an deren Spitze ein strategos („General“) stand, wurden als Hauptverwaltungsgliederung beibehalten, aber einige Dörfer wurden in kōmarchiai („Dorfvorstände“) zusammengefasst oder benachbarten Städten unterstellt (die beiden römischen Kolonien colonia Claudia Aprensis und colonia Flavia Pacis Deueltensium sowie mehrere griechische Städte, von denen viele von Trajan gegründet wurden). In der Mitte des 1. Jahrhunderts zählten die strategiai fünfzig, aber die fortschreitende Ausdehnung der Städte und des ihnen zugewiesenen Landes reduzierte ihre Zahl: bis zum frühen 2. Jahrhundert waren sie auf vierzehn gesunken, und um 136 wurden sie als offizielle Verwaltungsabteilungen ganz abgeschafft.
Personifizierung der Provinz Thrakien aus dem Hadrianeum
Da es sich um eine innere Provinz handelte, die weit von den Grenzen des Reiches entfernt war, und eine wichtige römische Straße (Via Egnatia) durch die Region führte, blieb Thrakien friedlich und wohlhabend bis zur Krise des dritten Jahrhunderts, als es wiederholt von Goten von jenseits der Donau überfallen wurde. Während der Feldzüge gegen diese Plünderer fiel Kaiser Decius (reg. 249-251) in der Schlacht von Abritus im Jahr 251. Besonders schwer litt Thrakien unter den großen gotischen Seeüberfällen von 268-270, und erst 271 konnte Kaiser Aurelian (reg. 270-275) die Balkanprovinzen für einige Zeit gegen gotische Überfälle sichern.
Generell trug die Provinz- und Städtepolitik der römischen Kaiser mit der Gründung mehrerer Städte griechischen Typs (Stadtstaat) mehr zum Fortschritt der Hellenisierung als zur Romanisierung Thrakiens bei. So tritt das Phänomen der Romanisierung am Ende der römischen Antike nur noch in Niedermösien auf, während das südlich des Hämusgebirges gelegene Thrakien fast vollständig hellenisiert war.
Was die thrakische Dispersion außerhalb der Grenzen (extra fines provinciae) betrifft, so wissen wir aus epigraphischen Zeugnissen die Anwesenheit vieler Thraker (meist Soldaten) im gesamten Römischen Reich von Syrien und Arabien bis Britannien.