Обе провинции управлялись одним императорским легатом в ранге пропретора, который пребывал в Петовионе. Новое разделение Паннонии было предпринято императором Траяном между 105 и 107 гг., когда были образованы Паннонии Верхняя (центр Карнунт) и Нижняя (центр Аквинк). Таким образом, на территории Иллирика были выделены четыре провинции: две Паннонии, Далмация и Верхняя Мёзия. Процесс романизации в этом регионе шёл медленно и сталкивался в восточных областях с греческим влиянием. К концу античной эпохи романизация Иллирика так и не завершилась; значительная часть населения Иллирика сумела сохранить свой язык. В местных муниципальных куриях и в юридической практике продолжали господствовать автохтонные обычаи. Уже при Цезаре в Иллирике начали создаваться римские колонии, которые располагались преимущественно в Паннонии и на побережье Далмации (Салона, Нарона и др.). Тем не менее, многие римские императоры III–IV вв. происходили именно из римских колоний Иллирика: Деций, Клавдий II, Аврелиан, Проб, Диоклетиан, Максимиан Геркулий, Максенций, Галерий, Лициний, Флавий Север, Констанций I Хлор, Константин I Великий, Максимин Дайя, Валентиниан I, Валент. Подобное провинциальное деление сохранялось до административной реформы императора Диоклетиана. В конце III в. была создана префектура Иллирик с центром в Сирмии во главе с префектом претория Иллирик. Она охватила огромную территорию прежних иллирийских провинций – Дакии Прибрежной (образована в 275 г.), Норика, северной части Реции (между Альпами и Дунаем), Македонии. Окончательно префектура как гражданское административное образование сложилась при императоре Константине Великом (управлял Иллириком в 317–337 гг.), после того как префект претория утратил военные функции. При Константине здесь были организованы два диоцеза: Западный Иллирик (по традиции называвшийся также Паннония, центр Салона) и Восточный Иллирик (верхнемёзийский, центр Фессалоника). Процесс разделения старых римских провинций на новые, более мелкие, начатый при Диоклетиане, продолжался в IV в. К концу IV в. к диоцезу Западный Иллирик относились провинции Реция Первая, Норик Внутренний, Норик Прибрежный, Паннония Первая и Вторая, Савия, Валерия, Далмация. В Восточный Иллирик входили Верхняя Мёзия, Дардания, Превалитания, Внутренняя и Прибрежная Дакии, Македония, Фессалия, Эпир, Ахайя, Крит.