Yerleşim alanında özellikle de kentin batı ve güneybatısında yapılan araştırmalarda, Geç Kalkolitik (M.Ö. 3500) ve İlk Tunç Çağı I (M.Ö. 3000)’e tarihlendirilen seramik ve çakmaktaşı buluntular ele geçirilmiştir. Bunlar, kentin erken yerleşiminin daha çok su kaynağı olan Asopos (Gümüşçay-Goncalı Deresi) etrafında oluştuğunu göstermektedir. Batı Nekropolü alanında ele geçirilen kaplar ise İlk Kalkolitik Dönem’e (M.Ö. 5500) ait olup Lykos Vadisi’nde bugüne kadar tespit edilen en erken buluntulardır. Plinius’un (NH.V.105), bahsettiğine göre; Hellenistik kent, önce Diospolis, sonra Rhoas olarak adlandırılmış olan, kutsal köy yerleşimlerinin üzerinde kurulmuştur. Diospolis, Zeus’un kenti anlamında olup Rhoas eski bir Anadolu adıdır. Antik kentin güneybatısında ve batısında Asopos (Gümüşçay-Goncalı Deresi), güneydoğusunda Kapros (Başlıçay), kuzeydoğusunda ise Lykos (Çürüksu) Nehri yer almaktadır.

Magnesia Savaşı: Seleukoslar ile Bergama desteğinde Romalılar arasında yapılan Magnesia Savaşı’na kadar kent, Seleukos yönetiminde kalmıştır.

Bergama Kralı III. Attalos’un ölmesi ve Kralın vasiyeti üzerine Laodikeia da Bergama gibi Roma Cumhuriyet Yönetimi’ne bağlanmıştır ve M.Ö. 129 yılından itibaren Batı Anadolu Asya Eyaletine dâhil olmuş, Roma tarafın­dan atanan Prokonsül’lerce (eyalet valileri) bölge yönetimi sağlanmıştır.

İmparator Nero Dönemi’nde (M.S. 54-68), M.S. 60 yılında olan büyük dep­remde, tüm Lykos (Çürüksu) Vadisi kentleri yerle bir olmuş, Hierapolis ve diğer kentler, Roma İmparatorluğu yardımlarıyla ayağa kaldırılırken, Laodikeia kendi kendini imar etmeyi başarmıştır. Yazıtıyla M.S. 79 yılına tarihlenen stadyum, Lycias Nicostratus’un en küçük oğlu Nicostratus tarafından yaptırılarak, Roma İmparatoru Titus’a (M.S. 79-81) ithaf edilmiştir. Stadyum, bölgesel sportif oyunların ve gladya­tör gösterilerinin yapıldığı en önemli yapıların başında gelmektedir.

M.S. 135 yılında İmparator Hadrianus kenti ziyaret etmiş ve kentteki imar faaliyetlerini desteklemiştir. Günümüze kadar kalabilen yapı kalıntıları­nın büyük bir bölümü M.S. 2. yy’ın imar faaliyetlerinin izlerini taşımakta­dır. Hadrianus Dönemi’ndeki (Pax Romana) huzur, bolluk ve zenginlik hem yontu hem de mimari eserlerde kendisini göstermektedir. Stadyu­mun yanındaki Güney Hamam kompleksi, Prokonsül Gargilius Antiquus zamanında inşa edilerek İmparator Hadrianus ve karısı Sabina’ya ithaf edilmiştir. Kent ilk kez İmparator Hadrianus (M.S. 117-138) zamanında Neokoros (Tapınak Koruyuculuğu) unvanını almıştır.

İmparator Commodus’un himayesindeki kentte, İmparator adına bir tapı­nak yaptırılmış, bundan dolayı da ikinci kez Neokoros “tapınak koruyu­culuğu” unvanını alarak vergiden muaf tutulmuştur. Commodus, M.S. 192 yılında öldükten sonra, kentin bu unvanı geri alınarak yerine “İmparator Seven” sıfatı verilmiştir.

M.S. 215’te İmparator Caracalla kenti ziyaret ederek imar faaliyetlerini desteklemiştir. İmparator’un kenti ziyaretinden dolayı Suriye Caddesi ile bunu güneybatı yönde kesen Stadyum Caddesi’nin köşesinde Caracalla Nymphaeum’u inşa edilmiştir. Kentin aldığı Neokoros unvanı, İmparator Caracalla Dönemi’nde devam etmiştir. M.S. 3. yy’da kent bir depremle tek­rar hasar görmüştür.

İmparator Diocletianus’un (M.S. 284-305) Fiyat Fermanı’nda (M.S. 301) Laodikeia’nın yün ve giysilerine ağırlık verilerek burada dokunan kumaş­lardan söz edilmesi, Geç Roma İmparatorluk Dönemi’nde dokuma sektö­rünün önemini hala koruduğunu göstermektedir. Diocletianus Dönemi’nde getirilen idari reformlarla, Anadolu daha büyük eyaletlere ayrılmıştır. I. Constantinus Dönemi’nde de reform hareketleri­ne devam edilmiştir. Bu dönemde Frigya Bölgesi ikiye bölünerek Laodi­keia, Frigya Secunda Pacatiana’sının merkezi yapılmıştır. Diocletianus’un Laodikeia’yı Frigya’nın Metropolisi ilan etmesi kentin, Roma ve Bizans Dönemi’nde statüsünü koruduğunu göstermektedir. Kentte bu dönemde Hıristiyanlık iyice yayılmıştır. Duvarları kuzeye doğru yıkılan I. Propylon (Anıtsal Geçiş) da bulunan sikkeler ile Tapınak A kazı verileri ve yazıtları kentte, M.S. 3. yy’ın sonu 4. yy’ın başında önemli bir deprem olduğunu göstermiştir.

Hierapolis’te de olduğu gibi kent, M.S. 4. yy’ın ikinci yarısındaki depremle tekrar yıkılmıştır. Olasılıkla da M.S. 370’te İmparator Valens kenti ziyaret etmiş ve depremle ilgili yardım ve denetlemeleri yerinde incelemiştir. M.S. 4. yy’da (M.S. 343-381) Hıristiyanlığın evrensel meclisinde Frigya kentlerinin alacağı kararlarla ilgili önemli bir toplantıya Laodikeia (Lao­dikeia Synodu) ev sahipliği yapmıştır. Olasılıkla bu toplantı Laodikeia Kilisesi’nde gerçekleştirilmiştir. Adının kutsal kitapta geçmesi ve bu onur­sal toplantıya ev sahipliği yapmasından dolayı kent, Bizans Dönemi’nde büyük saygı görmüştür. İmparatorlar I. Theodosius (M.S. 379-395) - Arcadius (M.S. 383-408) - Honorius (M.S. 393-423) Bu imparatorlar zamanında kent, son güçlü dönemini yaşamıştır. M.S. 395-396’da alınan bir karar gereği kentin etrafı Roma yapılarına ait bloklar kullanılarak sur duvarıyla çevrilmiş olup Hellenistik ve Roma yerleşimle­rinin bir kısmı bu surların dışında kalmıştır. Ayrıca İmparator I. Theodo­sius tarafından (M.S. 380-381) ilan edilen Selanik Fermanı’yla Hıristiyanlık devletin resmi dini olarak kabul edilmiştir.

M.S. 7. yy’ın ilk çeyreğinde İmparator Focas Dönemi’nde meydana gelen yıkıcı depremin ardından kent bir daha toparlanamamış ve terk edilmiş­tir. Özellikle bölgeye yapılan Arap akınları ve su yollarının zarar görmesi nedeniyle kentte yaşayan halk, güneye su kaynaklarına yakın olan bugün­kü Denizli-Kaleiçi ve Hisarköy’e, Salbakos’un (Babadağ) kuzey eteklerine taşınmıştır. Kaleiçi, M.S. 7. yy’dan itibaren yeni Laodikeia’nın bir parçası olmuştur. Antik kaynakların bu tarihten sonra sözünü ettiği Laodikeia, Denizli-Kaleiçi, Hisarköy ve etrafındaki yerleşmelerdir.

Bu dönemde antik kentin etrafındaki yerleşmeler için Laodikeia vazgeçilmez kireç, mermer ve traverten ocağı olmuştur. Yapıların mimari blokları sökülerek taşınmıştır.