Nach 411 v. Chr. abermals persisch, ergab sich Phaselis 334 v. Chr. Alexander dem Großen, der dort im Winter 334/333 vor der Schlacht bei Issos überwinterte. Laut Pausanias befand sich im Athena-Tempel, dem Hauptheiligtum der Stadt, der Speer von Achilleus. Auch das mag ein Grund für Alexander gewesen sein, sich hier aufzuhalten, da er sich für den "neuen Achilleus" hielt. Plutarch berichtet, der vom Wein berauschte Alexander habe auf dem Heimweg von einem Trinkgelage mit seinen Gefährten das Denkmal des Theodektes mit Kränzen verziert. Während der Diadochenkriege war die Stadt zunächst ptolemäisch (bis 197 v. Chr.), dann bis 187 v. Chr. seleukidisch. Danach wurde es von den Römern bis 167 v. Chr. unter rhodische Herrschaft gestellt, zusammen mit Lykien, zu dem Phaselis fortan gezählt wurde. Ab 167 v. Chr. war es Mitglied des von den Römern für unabhängig erklärten Lykischen Bundes. Der starke Konkurrent Attaleia als Hafen- und Handelsstadt brachte Phaselis einen ersten Niedergang, der es Anfang des 1. Jahrhunderts v. Chr. gemeinsam mit Olympos zu einem Schlupfloch kilikischer Seeräuber herunterkommen ließ.

Unter Domitian, Trajan und Hadrian (der Phaselis etwa im Jahr 129 besuchte) wurde die in den Seeräuberkriegen zerstörte Stadt Ende des 1. Jahrhunderts n. Chr. repräsentativ wieder aufgebaut und erlebte eine zweite Blüte. Aus dieser Zeit stammen die meisten der heute erhaltenen Ruinen. Von den späteren Einfällen der Piraten und Araber in der Mitte des 7. Jahrhunderts erholte sich Phaselis jedoch nie mehr, auch wenn es als byzantinischer Flottenstützpunkt im 8. Jahrhundert vorübergehend noch einmal wirtschaftlich aufstieg. Seit dem 10. Jahrhundert diente es nur noch als Steinbruch für Antalya, das Material für seine Befestigungen benötigte.