Le royaume odysséen de Thrace devient un royaume client romain vers 20 av. J.-C., tandis que les cités-États grecques de la côte de la mer Noire passent sous le contrôle romain en tant que civitates foederatae (cités « alliées » dotées d’une autonomie interne). Après la mort du roi thrace Rhoemetalces III en 46 après J.-C. et une révolte anti-romaine infructueuse, le royaume fut annexé en tant que province romaine de Thrace.
La nouvelle province englobait non seulement les terres de l’ancien royaume odrysien, mais aussi la partie nord-est de la province de Macédoine ainsi que les îles de Thasos, Samothrace et Imbros dans la mer Égée. Au nord, la Thrace bordait la province de Moesia Inferior ; à l’origine, la frontière provinciale se situait sur une ligne au nord des monts Haeumus, incluant les villes de Nicopolis ad Istrum et Marcianopolis en Thrace, mais à la fin du IIe siècle après J.-C., la frontière s’était déplacée vers le sud, le long de l’Haemus. La région de la Chersonèse thrace (l’actuelle péninsule de Gallipoli) était exclue de la compétence de son gouverneur et administrée comme faisant partie des domaines personnels de l’empereur. La première capitale de la province, où résidait le gouverneur romain, était Heraclea Perinthus. La Thrace était une province impériale, dirigée initialement par un procurateur, puis, après environ 107/109, par un legatus Augusti pro praetore. Pour le reste, la structure interne de l’ancien royaume thrace est conservée et n’est que progressivement remplacée par les institutions romaines. Les anciennes strategiai ( » généralités « ) à base tribale, dirigées par un strategos ( » général « ), furent conservées comme principales divisions administratives, mais certains villages furent regroupés en kōmarchiai ( » chefs de village « ) ou subordonnés à des cités voisines (les deux colonies romaines de la colonia Claudia Aprensis et de la colonia Flavia Pacis Deueltensium et plusieurs cités grecques, dont beaucoup furent fondées par Trajan), qui furent mises à part. Au milieu du Ier siècle, les strategiai étaient au nombre de cinquante, mais l’expansion progressive des cités et des terres qui leur étaient attribuées réduisit leur nombre : au début du IIe siècle, ils n’étaient plus que quatorze, et vers 136, ils furent purement et simplement supprimés en tant que divisions administratives officielles.
Comme c’était une province intérieure, éloignée des frontières de l’Empire, et disposant d’une importante voie romaine (Via Egnatia) qui traversait la région, la Thrace est restée paisible et prospère jusqu’à la crise du IIIe siècle, où elle a subi des raids répétés de Goths venus d’au-delà du Danube. Au cours des campagnes menées pour affronter ces pillards, l’empereur Dèce (r. 249-251) tombe dans la bataille d’Abritus en 251. La Thrace souffrit particulièrement des grands raids maritimes gothiques de 268-270, et ce n’est qu’en 271 que l’empereur Aurélien (r. 270-275) put sécuriser les provinces balkaniques contre les raids gothiques pour un certain temps encore.
Généralement, la politique provinciale et urbaine des empereurs romains, avec la fondation de plusieurs villes de type grec (cité-état), contribua davantage aux progrès de l’hellénisation qu’à la romanisation de la Thrace. Ainsi, à la fin de l’Antiquité romaine, le phénomène de romanisation ne se produit que sur la Basse-Moésie, tandis que la Thrace située au sud des montagnes de l’Haemus avait été presque entièrement hellénisée.
En ce qui concerne la dispersion des Thraces hors des frontières (extra fines provinciae), nous connaissons, grâce aux témoignages épigraphiques, la présence de nombreux Thraces (surtout des soldats) dans tout l’Empire romain, depuis la Syrie et l’Arabie jusqu’à la Grande-Bretagne.
Les Thraces ont été dispersés à l’extérieur de l’Empire romain.