Bereits in römischer Zeit lag das Gelände des heutigen Domes innerhalb des bebauten und von einer Befestigung umgebenen Stadtareals. Noch heute vermittelt die Richtung Norden abfallende Geländekante einen Eindruck der natürlichen Topographie, während zugleich die nördliche Langhauswand der Kirche den Verlauf der römischen Stadtmauer anzeigt, deren Überreste zudem unter dem Querhaus und der Sakristei erhalten sind.

Südlich, also innerhalb der Stadtmauer, wurden unter dem Dom vielfältige Spuren der Bebauung und Infrastruktur des römischen Köln freigelegt. Zwischen den von Kanalisation und Kolonaden begleiteten Straßenzügen weisen Heizanlagen, Wandmalereien und Mosaike auf prachtvolle Gebäude eines gehobenen Wohnviertels in der Nordost-Ecke der Stadt.