Cette province fut créée lors de la réforme provinciale de Dioclétien (dernière décennie du IIIe s. ap. J.-C.), à l'occasion de laquelle la province de Gallia Lugdunensis fut divisée en deux nouvelles entités : Lugdunensis Prima (Lyonnaise première) et Lugdunensis Secunda (Lyonnaise seconde). Les cités des Aurelianenses, des Autissiodorenses, des Carnutes, des Éduens, des Lingons, des Lugdunenses, des Meldes, des Sénons et des Tricasses, tout comme les oppidani Cabilonnenses et Matisconenses, intégrèrent la province de Lugdunensis Prima, avec pour métropole Lugdunum (Lyon) (Liste de Vérone).
A l'occasion de la réforme provinciale de Constantin (314 ap. J.-C.), une nouvelle province fut déduite au détriment de la Lugdunensis Prima ; la province de Lugdunensis Quarta (Lyonnaise quatrième). A cette nouvelle province échurent les cités des Aurelianenses, des Autissiodorenses, des Carnutes, des Meldes, des Sénons et des Tricasses (Notice des Gaules).
Ammien Marcellin, Histoire de Rome, XV, 11, 11 :"Au pays des Séquanais on compte Besançon et Rauraque, qui le cèdent à peu d'autres villes. Lyon, Châlons (sur Saône), Sens, Bourges et enfin Autun, par la splendeur séculaire de leurs murs, font l'ornement de la première Lyonnaise."