语言
拉丁语是罗马帝国的官方语言，亦是意大利地区的当地语言。拉丁语在帝国时期至少分为两类：即古典拉丁语和通俗拉丁语。古典拉丁语作为书面语言，而通俗拉丁语一般作为口语。古典拉丁语非常稳定，从帝国时期一直到中世纪都没有发生改变。通俗拉丁语在帝国的各部分都有方言，改变非常多，逐渐演变成罗曼语族诸语。
尽管拉丁语是帝国的官方语言，但希腊语是帝国最主要的语言之一，尤其是在帝国东部的省份。甚至在罗马城，希腊语也成为了教育用语和上流社会的语言。希腊语是宗教(基督教)、科学和艺术领域中常用的语言。
4世纪时，希腊语在帝国的西部逐渐失势，拉丁语占了上风。5世纪早期，标准拉丁语译本的圣经的出版反映了这一情况。西罗马帝国也逐渐开始排斥会说希腊语的人。这造成了后来帝国东西两部分在文化上的分裂。希腊语则从610年以后作为东罗马帝国的官方语言。
其他如亚拉姆语、科普特语、亚美尼亚语等也在帝国境内通行。
自然科学
老普林尼(23年—79年)，著有《自然史》37卷，内容包括当时科学的各个方面，涉及天文、地理、生物、医学、农业、矿物等等。《自然史》以老普林尼在多年读书和见闻的笔记为基础写成，全书并无分类，较为杂乱，《自然史》的最大成就在于记叙了各种事物2万多项，摘录各种文献2千多种，使得当时许多珍贵的科学纪录流传下来。是古代极其少见的百科全书式著作。
农业
西班牙人科路美拉，著有《农业论》12卷，讲述农牧技术和管理以及社会经济，这本著作对中世纪的庄园有很大影响。
医学
提比略时期的名医塞尔苏斯(前30年—45年)，著有《医学大全》8卷，其中7—8卷记载了许多手术，且叙述详细。马可·奥勒留时期的名医盖伦(129年—199年)，任御医多年，著述颇多。盖伦使用猴类解剖以推测人类的身体结构，开创解剖学的先河。盖伦还提出“三灵气”说，即“活力灵气”、“自然灵气”、“灵魂灵气”，以解释人体的生理机制。盖伦的药物学著述介绍了各种药材，大约有820余种，包括动物、植物和矿物。盖伦的学说被中世纪的西方奉为经典，并成为了阿维森纳的主要参考资料，直到17世纪哈维提出血液循环理论。
天文学
埃及天文学家托勒密(85年—168年)，著有《天文集》13卷。该书集古代希腊罗马天文学之大成。书中使用几何系统来描述天体运动，并有包括1022颗恒星的星图，在古代是极其完备的。另外书中还论及历法的推算，日月食的推算以及天文仪器的制作与使用等等。但由于托勒密信奉“地心说”，为了使这种理论成立，他设计了一种极其复杂的天体几何系统，以解决一些地心说的推算与实际不符的问题，使推算结果与实际观测大致相近。在哥白尼提出“日心说”之前，托勒密的学说在欧洲占统治地位。
地理学
斯特拉波(前64年—23年)，著有《地理学》17卷。其中对当时罗马人的“已知世界”描写详尽，内容包括欧洲各地以及西亚和北非，涉及各地的自然地理与人文地理，在书中还探讨了环境对各地经济生活的影响以及对城市的研究。在地理大发现以前，该书是西方最为详尽的地理著作。
史学
屋大维时期的史学家李维(前59年—17年)，著有《罗马建城以来史》(又称《罗马史》)142卷，现存36卷，叙述传说中的罗慕路斯始建罗马城至9年的历史。这部史书是西方史学的第一部通史。
塔西陀(55年—120年)，著有《历史》12卷，主要叙述弗拉维王朝统治时期的历史。塔西陀在政治上倾向于共和派，极度反对皇帝与专制统治。此外，还有《阿古利可拉传》、《日耳曼尼亚志》、《演说家对话录》和《编年史》等著作传世，均兼具极高的史学与文学价值。
苏维托尼乌斯(约69年-122年后)，其生平资料主要来源于小普林尼的《书信集》，著有《罗马十二帝王传》，以传记形式叙写罗马帝国初期十二位君主，注重刻画奇闻异事，但史学严肃性不足。
阿庇安(约95年—约165年)，著有《罗马史》，共24卷，现有11卷完整。上始于罗马王政时代，下止于2世纪初图拉真皇帝时期，涵盖近900年的历史。
尼科米底亚的阿里安，著有《亚历山大远征记》，是现存最为详尽的亚历山大大帝传记作品。另外，有不少军事与哲学著作保留下来，大多篇幅较短。
阿米亚努斯·玛尔塞利努斯(330年—395年)，安条克人，著有《晚期罗马帝国史》，叙述96年安敦尼王朝之始至378年皇帝瓦伦斯败亡的历史。该书现存后18卷，即第14—31卷，记载的是354年至378年的历史。
法学
二世纪的法学家盖约，著有《法学阶梯》。
三世纪，法学家编成了《格列哥里安法典》和《赫尔莫格尼安法典》，保存了大量皇帝的敕令和法令。罗马法对现代社会的法律制定有深远影响，大陆法系国家的法律，如债法、物权法等，皆带有罗马法的影子。
建筑
圆形竞技场(又称罗马大竞技场、罗马斗兽场)，建于弗拉维王朝(69年—96年)时期，有3层拱门，可容纳数万人，是举行角斗表演的地方，修有复杂的地下设施供角斗表演使用，甚至可以灌水来进行海战表演。
凯旋门也发源于罗马，是为皇帝凯旋而建。罗马古城中现存有三座凯旋门，一座为提图斯于71年所建，一座为塞维鲁于203年所建，一座为君士坦丁大帝于315年所建，上有精美浮雕。
文学
参考：古罗马文学
屋大维时期的诗人维吉尔(前70年-前19年)，早期著有作品《牧歌》10篇，主要是歌咏田园生活。前29年，维吉尔发表《田园诗》4卷(又译《农事诗》)，主要谈论农事生产，也歌咏田园风光。第一卷论种庄稼，第二卷论种果树，第三卷论养牲畜，第四卷论养蜜蜂。晚年，著有史诗《埃涅阿斯纪》(又译《伊尼阿特》)12卷，叙写罗马神话中的英雄埃涅阿斯逃出特洛伊，来到意大利并称王的故事。
诗人贺拉斯，著有《赞歌》，为屋大维歌功颂德。
奥维德(前43年-14年)，以情诗闻名，成名之作为《恋歌》3卷49首，是一部情诗集。又著有《淑女书简》21篇，系奥维德取材神话故事，以爱情故事中女主角的口吻所写的情书。奥维德所著的《爱经》，由于违反了屋大维“澄清风俗”的政策，被判处流放黑海地区。奥维德的代表作为长诗《变形记》，大约作于流放时期，改写了许多神话传说，情节多变，想像奇特，长于心理描写。
哲学
新斯多葛派哲学在帝国时期盛行，主要哲学家有塞涅卡和皇帝马可·奥勒留，宣扬宿命论和禁欲主义。
塞涅卡(前4年—65年)，皇帝尼禄的老师，认为哲学的目的在于将人引向德性，主张抑制欲望追求道德。然而塞涅卡本人却言行不一，大肆敛财。皇帝马可·奥勒留著有《沉思录》，主张忍耐克制。
三世纪危机后，新柏拉图主义集中了当时的神秘主义，代表人物有普罗提诺和普罗克洛。称神为世界本源，是绝对无限的存在，且不可认识;而人的肉体是罪恶的本源，人必须要摆脱肉体，方能与神交往，获得真理。这便是“人神合一”的学说。
基督教方
面出现了被称为“教父神学”的神学，代表人物是圣奥古斯丁。圣奥古斯丁著有《论上帝之城》、《忏悔录》等，将新柏拉图主义融入基督教教义中。教父哲学以哲学论证很多现今的基本教义，主要的有神论、三位一体论、创世论、原罪论、救赎论和天国论等等。