Sremska Mitrovica, latinski Sirmium, je 293. godine nove ere, postala jedna od 4 prestonice Rimskog Carstva, za vreme vladavine rimskog cara Galerija. U 4. veku, Sirmium se spominje kao najlepši i najbogatiji grad celog Ilirika.
Slavni istoričar IV veka, Amijan Marcelin, naziva grad " slavnom i mnogoljudnom majkom gradova".

Arheološka istraživanja otkrila su delove hipodroma, više luksuznih kuća i vila, ukrašenih freskama i mozaicima. Vidljivi su ostaci javnih kupatila, nekropole, trgovačkih i zanatskih centara. Otkriveni su ostaci dva mosta preko Save, Artemidin Most i Most Ad Basante (prema Bosni).

Grad je bio prostran, opasan bedemima i rovovima. Takođe, u njemu se nalazila i velelepna carska palata, forum, amfiteatar, pozorište, sve tipične odlike jedne rimske metropole. Većina antičkih ostataka grada se nalazi ispod današnje Sremske Mitrovice. Naročito je zanimljiv podatak da se ispod samog gradskog centra nalazi hipodrom, drugi po veličini u čitavom Rimskom Carstvu, dimenzija 521 metar duzine i 100 metara širine.
Od 4. do 6. veka, napredak grada je prekinut konstantnim upadima varvara. Završni udarac zadali su mu Avari, opljačkavši ga i spalivši, nakon čega je stanovništvo grada pobeglo.