Après la bataille de Bibracte, l'armée romaine ne joua un rôle dans l'histoire de la future Suisse qu'à partir des campagnes de Drusus et de Tibère dans les Alpes, sous l'empereur Auguste. Elle occupa dès lors divers sites, d'abord dans le cadre des préparatifs des campagnes en Germanie, puis, après la défaite de Varus dans la forêt de Teutobourg (9 apr. J.-C.), sur la frontière du Rhin (Limes), pour en tenir les points stratégiques.
Quand l'empereur Tibère fit ouvrir un front sur la rive droite du Rhin (à la fin de 16 apr. J.-C.), un camp fixe fut établi à Vindonissa; il servit de quartier à la legio XIII Gemina jusqu'en 45/46, à la legio XXI Rapax jusqu'en 70, puis à la legio XI Claudia pia fidelis jusqu'en 101 et commandait, jusqu'au milieu du Ier s. au moins, à plusieurs petits castra au bord du Rhin (Augusta Raurica, Zurzach). Dans ces castra et à Vindonissa même, on trouvait en outre plusieurs corps de troupes auxiliaires. Ces unités formaient ensemble le groupe sud de l'armée de Germanie supérieure (exercitus Germanicus superior), placée sous le commandement du légat impérial de Mayence et dont le rôle consistait surtout à contrôler le glacis de la rive droite du Rhin et à protéger les domaines de la rive gauche qui approvisionnaient les troupes. En outre, les soldats avaient des tâches de police et d'administration et participaient à des travaux d'intérêt public. Des postes militaires avancés, relevant en partie de Vindonissa, préparèrent l'occupation des Champs Décumates et la création de la province de Germanie supérieure sous Domitien (81-96); la frontière fut officiellement déplacée vers l'est, loin du camp de Vindonissa, que Trajan put donc abandonner quand il fit appel en 101 à la XIe légion pour sa campagne contre les Daces.
Une légion comptait de 5000 à 6000 hommes, citoyens romains, pour la plupart volontaires. A Vindonissa, la majorité des légionnaires étaient originaires d'Italie du Nord, quelques-uns venaient de Gaule méridionale, plus tard d'Espagne et d'Orient. Les troupes auxiliaires étaient, sous l'Empire, des unités spécialisées (cavaliers, archers) d'environ 500 hommes; elles se composaient de soldats recrutés à l'origine dans les peuples sujets ou alliés de Rome, puis, de plus en plus, dans l'arrière-pays de leur lieu de stationnement. C'est pourquoi des Helvètes servaient déjà au début du Ier s. dans les auxilia, surtout comme cavaliers. Notons cependant que les milites Helvetiorum qui furent exterminés lors de la guerre civile de 69 apr. J.-C. n'appartenaient pas à l'armée romaine. Les soldats auxiliaires recevaient la citoyenneté romaine au moment de leur licenciement. Légionnaires ou auxiliaires, beaucoup de vétérans s'établissaient aux alentours de leur ancien camp, ce qui facilitait la romanisation de la région (diffusion de la langue, des valeurs, des usages et de la culture de Rome).
Depuis le retrait de la XIe légion jusqu'à la fin du IIIe s., l'armée romaine n'eut plus de camp permanent sur le territoire de la Suisse actuelle. Cependant, de nouvelles troupes auxiliaires furent levées vers la fin du Ier s. et au IIe s. chez les Helvètes, les Rauraques et en Valais. On trouvait aussi des Helvètes dans d'autres unités auxiliaires et même dans la garde montée de l'empereur.
Après les incursions des Germains vers le milieu du IIIe s., les empereurs Dioclétien (284-305), Constantin Ier (306-337) et Valentinien Ier (364-375) firent de nouveau fortifier la frontière du Rhin et une partie de ses voies de ravitaillement. Parmi les troupes stationnées au Bas-Empire en territoire suisse, seuls sont attestés des détachements de la legio I Martia à Kaiseraugst (dès le début du IVe s.) et la cohors Herculea Pannoniorum au castrum d'Arbon (fin du IVe s. au plus tard). Des flottes surveillaient le lac de Constance et le Léman. On admet généralement que les dernières troupes romaines se sont retirées de la frontière du Rhin en 401/402.