При императоре Диоклетиане в конце III в. н.э. от Фригии была отделена провинция Писидия, куда также вошла часть Ликаонии. Наконец, около 370 г. (как полагают исследователи, в начале 372 г.), при императоре Валенте, была создана отдельная провинция Ликаония, которая помимо территории древней Ликаонии включила северный край Исаврии, запад Писидии и южную часть Галатии, и в таком составе Ликаония вошла в состав Византийской империи. В римскую эпоху в Ликаонии (как и в большинстве других областей Малой Азии) были распространены смешанные греческие культы и местные верования. Исследователям известен культ Зевса (в Иконии и Перте), Великой Матери, Мена, Ареса (в Саватре). В ранневизантийское время исследователям известны легенды об основании Икония Персеем и о создании здесь людей из грязи после Девкалионова потопа. Из Икония в Константинополь были перевезены многочисленные статуи, в том числе Зевса (на ипподром) и Персея с Андромедой (в термы Константиниана). В Иконии существовала иудейская община (Деян. 14:1). Появление христианства в Ликаонии исследователи связывают с проповедью апостола Павла, который посещал города на юге области: Иконий, Листру и Дервию (Деян. 14:1–22, 16:1–5). Существует предположение, что «Послание к Галатам» апостола Павла было адресовано также к соседним общинам Ликаонии. Согласно апокрифическим «Деяниям Павла», святая Фёкла происходила из Икония, а упомянутые вместе с ней Онисифор и Порфирий впоследствии почитались в Иконии как мученики. Названные в «Пославнии к Римлянам (Рим. 16:21–22) Сосипатр и Тертий в церковной традиции считались первыми епископами Икония. Христианство быстро распространилось в Ликаонии (как и в других областях Западной Анатолии), на что указывают многочисленные христианские надписи III–IV вв. из окрестностей Листры, где, по подсчётам С. Митчелла, христиане в III в. составляли треть населения, в IV в. – уже 80%. В III в. епископы Цельс (Кельс) Иконийский и Неон Ларандский развивали практику приглашения мирян для проповеди и поучения в храмах. В 268 г. епископ Никомас Иконийский выступал на Антиохийском соборе против Павла Самосатского. Во II в. исследователям известен мученик Иеракс из Икония (см. ст. Терентий, Неонилла и др.; память 28 октября). При императоре Аврелиане (270–275 гг.) в Иконии был схвачен преподобный Харитон Исповедник (впоследствии основатель палестинского монашества). О гонении в правление императора Диоклетиана исследователям известно из надписей в Дорле близ Листры, в Чаршамбе и Лаодикии; в окрестностях Вараты жил монах Хрисий. Из Икония происходили святые Кирик и Иулита. Родившийся в Васаде святой Евстохий обратил ко Христу и крестил в Листре своих родственников, всех их казнили в Анкире (см. ст. Евстохий, Гаий, Провий, Лоллий, Урван). Жертвами некоего правителя Икония по имени Периний называются мученики Корнут и Маркиан. Но наиболее почитаемой святой Икония была мученица Параскева, которая пострадала от правителя Антония или Аэтия в правление императора Диоклетиана. Описание её мученичества сохранилось только в славянском переводе (известно исследователям в двух редакциях: первая – Великие Минеи Четьи; вторая – Исторический музей, XVI в., Российская национальная библиотека, XVI в.).