इसके बाद ईसा से ४थी सदी पूर्व यह मगध साम्राज्य के अधीन हो गई। मौर्य साम्राज्य में यह अवन्ति प्रांत की राजधानी के रूप में थी। पाटलिपुत्र की भांति इस शहर का प्रबंध भी एक नगरवेक्षिका समिति के अंतर्गत होता था। वहाँ मौर्य सम्राट की ओर से एक राज्य प्रतिनिधि रहने लगा। सम्राट अशोक को उसके पिता बिंदुसार ने मालवा का प्रतिनिधि बनाकर भेजा था। अपने पिता के मृत्युपर्यंत वे यहीं रहे।

मौर्य साम्राज्य के अंत के साथ ही उज्जैन की प्रभुता भी घट गई। टालेमी के अनुसार यह (ओजन) चेष्टन की राजधानी थी। चेष्टन पर क्षत्रप राजाओं का शासन था। कुछ ही समय बाद गौतमपुत्र शातकर्णी ने चष्टन को हराकर इस पर अपना अधिकार कर लिया। सातवाहनों का अधिकार भी उज्जैन पर अधिक दिनों तक नहीं रह सका। रुद्रदमन ने अवन्ति तथा अन्य प्रदेशों को अपने अधीन कर लिया। आंध्र तथा गिरनार अभिलेख इसके प्रमाण हैं। इस समय उज्जैन पुनः क्षत्रपों की राजधानी हो गई।

प्रतापी शासक विक्रमादित्य के काल के संबंध में बहुत मतभेद है। कहा जाता है कि बर्बर शकों पर विजयी प्राप्त करने के उपलक्ष्य में विक्रम संवत् की शुरुआत करने विक्रमादित्य अपने नवरत्नों के साथ यहीं राज्यसभा करते थे। इन नवरत्नों में मेघदूत के रचयिता कालिदास सबसे प्रसिद्ध हैं। 

हर्षवर्धन अधीन
मगध अधीन
उज्जैन के शासक
उज्जैन की मुद्राएँ