Stadt und Legionslager gehörten zum Territorium der römischen Provinz Pannonia und war damit ihr am weitesten im Westen gelegene Legionsstandort. Ein Grabstein eines Angehörigen der Legio XV Apollinaris und Reste einer Holz-Erde-Befestigung lassen dort spätestens ab dem frühen 1. Jahrhundert n. Chr. einen ersten römischen Stützpunkt an der Limesstraße vermuten. Legionslager und Zivilsiedlungen sind seit dem späten 1. Jahrhundert n. Chr. nachweisbar. Nordwestlich des Legionslagers stand im 1. und 2. Jahrhundert möglicherweise auch ein Reiterkastell. Zeitweise waren in den Lagern vermutlich bis zu 6000 Soldaten stationiert.
Die direkt am Ufer eines Donauseitenarms gelegene Legionsfestung war seit dem späten 1. Jahrhundert auch von einer Canabae Legionis (Militärstadt) umgeben. Südöstlich davon entstand zur selben Zeit eine Zivilstadt, die rasch expandierte. Man schätzt, dass in ihrer Glanzzeit vom 2. bis in die erste Hälfte des 3. Jahrhunderts etwa 30.000 Menschen in und um Vindobona lebten. Die Zivilstadt erlangte vermutlich im frühen 3. Jahrhundert auch den rechtlichen Status einer autonomen Stadt zweiter Ordnung (Municipium).
Im 4. Jahrhundert wurde das Hauptquartier des Kommandanten der Donauflotte (Classis Histrica) von Carnuntum nach Vindobona verlegt. Das Legionslager bestand nach Zerstörung seiner Vorstädte als befestigte Siedlung noch bis Anfang des 5. Jahrhunderts und wurde dann endgültig von der Armee aufgegeben. Obwohl auch die römischen Siedlungsspuren in dieser Zeit enden, wurde Vindobona vermutlich nicht zur Gänze zerstört bzw. verlassen. Eine Restbevölkerung hielt sich bis in das frühe Mittelalter. Die römischen Ruinen wurden danach fast gänzlich durch Steinraub abgetragen oder zugeschüttet.