Armia rzymska, która została unowocześniona w wyniku reformy wojskowej, przeprowadzonej przez Gajusza Mariusza w 102 roku p.n.e. praktycznie w okresie cesarstwa nie była w większym stopniu modernizowana. Jednak podejmowano starania, by siły bojowe Rzymu były jeszcze bardziej elastyczne niż dotychczas, a przede wszystkim aby było zdolne reagować w różnych regionach ogromnego Imperium Rzymskiego.
Po zwycięstwie pod Akcjum (bitwa pod Akcjum) Oktawian August przystąpił do reorganizacji wojska rzymskiego, planując zapewnić sobie wyłączne prawo dysponowania nim. Sięgająca w 30 roku p.n.e. blisko 500.000 armia została po części rozpuszczona, a weteranów osiedlono w koloniach założonych w Italii i prowincjach. Początkowo po zmniejszeniu liczebności w skład armii rzymskiej wchodziło 18 legionów, zaś u schyłku jego rządów zwiększono do 25. Wojsko podzielono na legiony oraz formacje posiłkowe (auxilia). W legionach służyli głównie obywatele rzymscy, co starano się przestrzegać, z kolei w oddziałach pomocniczych znajdowali się przeważnie mieszkańcy prowincji nie do końca zromanizowanych. Wojsko umieszczono w warownych obozach nadgranicznych w Hiszpanii, Afryce, Syrii, Nad Dunajem i Renem. Możemy więc powiedzieć, że Oktawian August przekształcił armię rzymską w wojsko stałe.
Utrzymanie ogromnej armii liczącej 250.000 ludzi wymagało dużego kapitału. W 6 roku n.e. August założył specjalny skarb wojskowy – Aerarium Militare – do którego wpływały podatki na utrzymanie wojska. W celu zwiększenia skarbca August zrezygnował z częstego obdarowywania żołnierzy premiami, nazywanych donatywami, co było często stosowane w I wieku p.n.e. Jednak stopniowe hamowanie ekspansji, a jednocześnie zmniejszenie ilości łupów płynących z podbojów utrudniało utrzymanie na stałym poziomie skarbca. Z czasem pokrycie wydatków na wojsko stało się naczelnym zadaniem finansowym państwa.
Żołnierz rzymski w armii musiał odsłużyć od 20 do 25 lat. Otrzymywał stały żołd, a po odbyciu służby dostawał gospodarstwo w prowincji (najczęściej w tej, w której stacjonował). Jeśli weźmiemy pod uwagę, że służba wojskowa zaczynała się w wieku 18 lat, trwała 20-25 lat to około 40 roku życia człowiek otrzymywał ziemię, z której mógł się utrzymać i mógł rozpocząć karierę urzędniczą. Taką karierę mógł rozpocząć w swoim mieście.
Jak już wcześniej wspomniałem żołnierze mieszkali w stałych obozach rozmieszczonych na granicach państwa. Długi okres służby zmuszał ich do zawierania związków małżeńskich oraz zakładania rodzin właśnie w okolicach swojego obozu. W efekcie rzymscy legioniści mieszali się z ludem podbitym. Ponadto do służby w legionach garnęli się nie-obywatele, mieszkańcy ludów podbitych, którzy poprzez służbę otrzymywali obywatelstwo, przechodzące na ich potomków. By rozwiązać problem powołano numeri, czyli specjalne oddziały rekrutowane z niezromanizowanych mieszkańców, stanowiące jazdę.
Ogromne państwo rzymskie, które w pewnym sensie zakończyło ekspansję przeszło na system defensywny. W celu ochrony długich granic rozpoczęto na wielką skalę budowę fortyfikacji granicznych. Budowano obozy warowne, połączone drogami, ciągi wałów obronnych, umocnionych basztami, rowami (fossatum) oraz palisadami (limes). Właśnie od palisad przyjęto nazywać rzymskie umocnienia limes. Pierwsze tego typu konstrukcje zaczęły powstawać w Brytanii, na wyspie połowicznie podporządkowanej władzy rzymskiej. W celu zapewnienia ochrony terytorium rzymskiego powstały dwie linie umocnień. Pierwsza za cesarza Hadriana (mur Hadriana), druga za Antoninusa Piusa (wał Antoninusa). Kolejne pasy umocnień powstały: między Renem, a górnym Dunajem oraz między Dunajem, a Cisą. Dalsze budowy przeniosły się na wschód, gdzie zbudowano linie fortyfikacji, mających chronić Syrię przed napadami koczowniczych plemion z Pustyni Syryjskiej.
Kryzys jaki nastąpił po śmierci ostatniego członka z rodu Sewerów, Aleksandra Sewera w 235 roku n.e., zmusił władzę państwową do przeprowadzenia reform wojskowych. Piechota, która dotychczas stanowiła główny trzon armii straciła na znaczeniu. Ciągłe ataki na limes zmuszały armię do szybkiego reagowania i przemieszczania się w zagrożone regiony. W tym celu zdecydowanie zwiększono liczebność jazdy, która mogła w krótkim odstępie czasu wesprzeć atakowany odcinek.
Za rządów Konstantyna Wielkiego wojsko podzielono na limitanei, czyli grupę odpowiedzialną za obronę granic i przyjmowanie ataków oraz comitatenses, które stanowiło ruchomą rezerwę gotową do interwencji. Powołano dwa nowe stanowiska:magister peditium, dowódcę piechoty oraz magister equitum, dowódcę jazdy. W sytuacji dużego zagrożenia władzę nad piechotą oraz jazdą przejmował magister utriusque militiae. Ponadto Konstantyn zmniejszył oddziały, które były w stanie skuteczniej reagować na granicy.
Armia rzymska w tym okresie bardzo się zmieniła. Dawne legiony i auxilia stały się teraz drugorzędnymi oddziałami granicznymi, których liczbę poważnie zmniejszono. Powołano elitarną, ruchliwą armię polową. Składały się na nią oddziały jazdy (vexillationes palatinae) i 5 legionów piechoty (legiones palatinae), każdy liczący po 1000 – 1500 żołnierzy oraz auxilia palatina (10 oddziałów po 500 żołnierzy każdy).
Mimo reformy wojska i wzmocnienia mobilności armii rzymskiej narastające ataki barbarzyńców zmuszały państwo do zwiększania liczebności armii, która pod koniec panowania Konstantyna wynosiła 500.000 żołnierzy. To z kolei pociągało za sobą zwiększenie wydatków na wojsko, w efekcie zaczęły się pojawiać „dziury” budżetowe i inflacja. Gospodarkę próbowano ratować reformami za Dioklecjana i Konstantyna, co po części pozwoliło ustabilizować sytuację państwa. Upadek Cesarstwa Zachodniorzymskiego w dużej mierze nie wynika jednak ze słabości armii, a raczej upadku ośrodka władzy, częstych uzurpacji i utraty integralności państwa.
Rysunek z lewej przedstawia pieszego łucznika z oddziałów galijskich lub belgijskich. Ponadto jako dodatkowe uzbrojenie, ma on toporek i tarczkę.