הדת הרומאית משקפת את התמורות הרבות שהתרחשו בתולדות רומא, החל מהשתלטותה על יוון, שאת אלוהיה היא אימצה, ועד לקבלת הנצרות, שאותה היא דחתה ורדפה בהתהוותה.
החוקרים מניחים שהדת הפגאנית המקורית בחבל לטיום (במאות ה-7-8 לפנה"ס) התקשרה לטבע ולצרכים הבסיסיים של רועי צאן ועובדי אדמה בהבאת מנחות לאלים כדי שיבורכו בתנובה חקלאית טובה. הרומאים האמינו שבחפצים יש מהות אלוהית, והם לא נזקקו לצורה מוגדרת כדי לקיים את הפולחן. לדוגמה: אלת האש וֶסטה הייתה האש עצמה. לאטרוסקים הייתה השפעה ארוכת טווח על הדת הרומאית. אחת ההשפעות קשורה באמונה בחיים שלאחר המוות ובאימוץ פולחן המתים, שהתבטא בטקס משפחתי שנועד להבטיח את שלום הבית והמשפחה. פסלי אבות המשפחה, שייצגו את רוחות האבות, אוחסנו באַטְריוּם (חצר פנימית) בתוך אֶדיקוּלָה (היכלית) שבה הונחו גם ייצוגים מופשטים של אלי הבית, כמו יאנוס ווסטה. הפולחן הביתי נערך מדי יום בהגשת מנחות מזון וקטורת לפני ההיכלית. השפעה נוספת קשורה בצורך לרצות את האלים, ולנבא את רצונם כדי לפעול נכון בעתיד. הכוהנים האטרוסקים ומגידי עתידות עסקו בתורת החיזוי על-פי סימנים מיוחדים, לדוגמה ניבוי על-פי התבוננות בכבד של בעלי חיים שהועלו כקורבן. היסודות המיסטיים והנבואיים האלה חדרו לדת הרומאית הפגאנית.
ההשתלטות של רומא על חצי האי האיטלקי לוּותה באימוץ של אלים מקומיים, שקיבלו תכונות ותפקידים מקבילים לאלים היווניים. חוקרי הדת והמיתולוגיה הרומאית סבורים שזו תוצאה עקיפה של השפעת העתקים של יצירות יווניות קלאסיות-הלניסטיות, במקביל להשפעות של ספרות יוונית. הרומאים היו להוטים מאוד לזהות את האלים שלהם עם אלה של היוונים, ולהתאים את המיתוסים של אלים יווניים לעמיתיהם הרומאים. האלים האולימפיים של יוון הפכו להיות פנתאון האלים הרומאי. הפולחן הרומאי הציבורי נעשה בפאר רב, והיה מן החשובים שברומא עד תחילת הנצרות. הוקמו מקדשים לכבוד אלים רבים, וכוהנים בני המעמד העליון נבחרו למשך כל ימי חייהם כדי לשרתם.
הכיבושים של רומא מחוץ לאיטליה חשפו אותה לתרבות ההלניסטית, שמיזגה בין הדת היוונית ובין דתות המזרח. האלים הרומאיים הקדמונים קיבלו צורה פיגורטיבית. כמו כן, לרומא חדרו פולחנים חדשים שמקורם באסיה הקטנה, כמו פולחן האלה הגדולה קִיבֶּלֶה, האלה איזיס שמקורה באלכסנדריה ההלניסטית, והאל בכחוס שמקבילו הוא דיוניסוס ומקורו במזרח. בתקופת הרפובליקה נוספו האדס אל השאול, פוֹרְטוּנָה אלת המזל הרומאית שמוכרת יותר בשם טיכֶה, אל השמש סול אינוויקטוס מקבילו של הליוס, ואל הרפואה אסקלפיוס. כמו בדת היוונית, אימצו הרומאים את בדלנות האלים ואת ריחוקם מהמאמינים. אלי רומא חיו חיי תענוגות באולימפוס השמימי, ולא נדרשו להתנהגות מוסרית. (למידע נוסף)
פולחן הקיסר התפתח במקביל לפולחן האלים עם עליית הקיסרות. מטרתו העיקרית הייתה להגביר את נאמנות האזרחים לקיסר ולרומא. בהיבט הממלכתי נתפס הקיסר כאביהם של הרומאים, בדומה לפולחן אבות המשפחה. בתקופת הקיסר אוגוסטוס הפכו הטקסים לשלום הקיסר לחלק מהדת הרומאית. אוגוסטוס היה הראשון שהנהיג את מעורבות הקיסר בפולחן, והשתתף בו באופן פעיל ככוהן עליון. בכבוד שבו הופך הקיסר לאל זכו רק הקיסרים הראויים, שאותם בחר הסנאט. הקיסר הנבחר זכה לטקס אַָפּוֹתֵאוֹזָה - האלהה (טקס הפיכה לאל) שנערך לאחר מותו. פולחן הקיסר הושפע מ"פולחן השליט" שהתקיים במזרח, במצרים ובפרס, והתקדים לכך היה אלכסנדר מוקדון, שזכה להכרה אלוהית בפרס, ובמצרים הוכתר כבנו של האל אמון. (למידע נוסף)
בתקופת הקיסרות נוספו דתות חדשות ואלים חדשים לרפרטואר האלים הרומאיים, למשל דת המיתריזם, שהוקדשה לאל מיתרס שנקשר לאל השמש. זו הייתה דת סתרים שטקסיה נשמרו בסוד, והייתה פופולרית במאות הראשונות לספירה בקרב אנשי צבא, שייבאו אותה מפרס. פולחן אחר התקשר לאלה המצרית איזיס, פולחן שהתמזג עם זה של אלות אחרות - ונוס וטיכה (פורטונה).
במאות הראשונות לספירה הייתה הדת היהודית דת מוכרת, ולכן באופן רשמי זכתה לחופש פולחני ברחבי האימפריה. מלחמות היהודים נגד הרומאים נבעו מחוסר הבנה ומחוסר רגישות של השלטון הרומאי לצורכי האמונה היהודית, שהייתה שונה מהדתות האחרות, בגלל היותה מונותאיסטית ובגלל התייחסותה המופשטת לאלוהים. במאות הראשונות לספירה צמחה מתוך היהדות הדת הנוצרית כדת נפרדת, מתבדלת ונרדפת על-ידי השלטון הרומאי, שראה בנצרות איום. הקיסרים חששו מהנצרות, ולא הבינו את כוח המשיכה של הדת החדשה, שהבטיחה למאמיניה גאולה, והציגה תיאוריה דתית חדשה. רדיפות הנוצרים נמשכו עד תחילת המאה ה-4. בשנת 313 הכיר הקיסר קונסטנטינוס בנצרות כדת מותרת באימפריה הרומאית, דבר שחיזק את התהוות הממסד הנוצרי. בשנת 380 לספירה הכריז הקיסר תאודוסיוס הראשון שהדת הנוצרית היא דת רשמית באימפריה. המענקים שניתנו למקדשים פגאניים הופסקו, בתולותהאלה ווסטה סולקו, ואש התמיד כובתה במקדשי ווסטה. בשנת 391 נאסרה רשמית הדת הרומאית הפגאנית בצו קיסרי, ובשנת 393 נאסר לחלוטין כל פולחן שאינו נוצרי, והנצרות הוכרזה כדת היחידה המותרת.
הפילוסופיה הרומאית, כמו שאר תחומי החיים, הושפעה מהתרבות ההלניסטית. זמן קצר לאחר שרומא כבשה את יוון, (146 לפנה"ס), קיבלו הרומאים את התרבות היוונית והתנהגו בתחומים רבים כמו יוונים. למעשה, ההשפעה היוונית הייתה כה חזקה עד שהשמרנים מבין הפטריקים (האצולה הרומאית) הקימו תנועת-נגד בטענה שקבלת המנהגים היווניים והתרבות היוונית תחסל את האידיאלים ומנהגי החברה הרומאית המסורתית. את מהלך ההתנגדות הוביל קאטו הזקן (מדינאי וסופר רומאי שחי בשנים 234- 149 לפנה"ס), אבל הוא נכשל בשל הפופולריות העצומה של הפילוסופיה היוונית. חשוב לציין שהפילוסופיה והרטוריקה (תורת הנאום) היו חלק מתחומי ההשכלה הגבוהה של בני הפטריקים, שלמדו בין השאר את תורתם של חכמי יוון: סוקרטס, אפלטון, אריסטו, אפיקורוס וזנון מייסד האסכולה הסטואית. קיקרו - סנטור, פילוסוף, סופר ונואם מבריק, שחי במאה ה-1 לפנה"ס, נחשב לאבי הרטוריקה הרומאית, ניהל בכתביו דו-שיח עם אפלטון, ויכוח עם אפיקורוס, ועם פילוסופים היווניים נוספים שקדמו לו. סנקה שחי ופעל במאה ה-1 לספירה, היה פילוסוף, מדינאי ומשפטן, עסק ברטוריקה, בפילוסופיה סטואית וניאו-פיתגוראית. סנקה טען שאיש הרוח חייב להקדיש את זמנו לקריאה וללימוד של כתבי החכמים הקדמונים, כמו סוקרטס, אפיקורוס, זנון, פיתגורס, אריסטו וממשיכיהם, וכך יוכל להיות מושפע ומשפיע. גם הפילוסוף הרומאי אפיקטטוס, שחי ופעל בסוף המאה ה-1 ותחילת המאה ה-2, עסק בתורת המוסר אשר התבססה על האסכולה הסטואית. הפילוסוף הרומאי פלוטינוס חי ופעל במאה ה-3, התגורר באלכסנדריה והיה מגדולי הפילוסופים בעת העתיקה. הוא נחשב למייסד האסכולה הניאו-אפלטונית, שהשפיעה על אמני הרנסנס.