Vesunna est la capitale des Pétrocores, un peuple gaulois installé entre la Dordogne et la Vézère. En 27 avant notre ère, Auguste rattache la région à la province d’Aquitaine, et la cité gallo-romaine est créée entre 25 et 16 avant notre ère, dans une boucle de l’Isle. Elle compte alors parmi les vingt et une cités de la province. Son nom vient de la déesse que ses habitants vénéraient, et on le retrouve aujourd’hui dans celui du site-musée.
Au Ier siècle, la ville connaît son plus grand essor : forum, amphithéâtre et thermes sont bâtis selon des plans romains. Les chantiers continuent au IIe siècle, avec des bâtiments agrandis et de plus en plus de domus, les maisons de notables. Le grand vestige de cette époque est la tour de Vésone, un pan de mur cylindrique haut de plus de vingt mètres, resté debout dans un jardin : c’est la cella, le sanctuaire intérieur, du temple de la déesse.
À la fin du IIIe siècle, après une invasion attribuée aux Alamans, la ville se replie sur cinq hectares et demi, derrière une enceinte élevée entre 276 et 290. Elle englobe la moitié de l’amphithéâtre et réemploie des éléments de monuments plus anciens. Au Moyen Âge, ce quartier devient « la Cité », avant de fusionner en 1240 avec le Puy-Saint-Front pour former Périgueux.