przez Nerona.
Po długotrwałym upadku w czasie wojen z Germanami świetność przywrócił Bolonii jej biskup święty Petroniusz. Zbudował on klasztor św. Stefana i odbudował wiele innych budowli. Po upadku cesarstwa zachodniorzymskiego w państwie Odoakra i Teodoryka Wielkiego. W VI-VIII wieku w egzarchacie raweńskim. Bizantyjczycy otoczyli miasto murami, jako że broniło ono granic egzarchatu. W 728 zdobyta przez króla Longobardów Liutpranda i przyłączona do Królestwa Longobardów. Od 756 w składzie Państwa Kościelnego.
Od początku XII wieku wolna komuna miejska (okres znacznego rozwoju). W 1088 założono Uniwersytet Boloński. W 1168 przystąpiła do Ligi Lombardzkiej, zawiązanej przeciwko cesarzowi Fryderykowi Barbarossie. W 1294 liczyła 60–70 tys. mieszkańców i była prawdopodobnie szóstym co do wielkości miastem w Europie, po Kordobie, Paryżu, Wenecji, Florencji i Mediolanie. Po przegranej bitwie pod Zappolino (1325) Bolonia oddała się pod opiekę papieża. W 1348 Czarna śmierć zabiła około 30 tys. mieszkańców. Przez jakiś czas była niezależna lub podlegała Mediolanowi.