Спартанское владычество в условиях победы Спарты в войне с Афинами оказалось значительно более тягостным для населения Византия, чем ранее. Спартанцы ввели новые подати, а многих доходов, в частности торговых пошлин и привычных портовых сборов, казна Византия лишилась. Положение византийцев осложнялось и тем, что их соседи фракийцы стали тревожить город нападениями. Собственное войско Византия было не в состоянии надежно защитить город. Спартанский же гарнизон был слаб, к тому же спартанские хозяева города более всего помышляли об использовании военной силы для обеспечения покорности византийцев. Спартанский наместник (гармост) осуществлял свою власть с помощью правительства, составленного из местных олигархов. Демос страдал не только от ига чужеземцев, но и от гнета собственной знати. Из-за прекращения торговли с Афинами резко ухудшилось экономическое положение Византия; ремесленники и торговцы переживали трудные времена. Недовольство населения грозило выплеснуться наружу.
Тогда византийские олигархи попросили Спарту о военной помощи. В Византий был направлен с большим войском уже известный его жителям Клеарх. На этот раз он решил сурово покарать византийцев за непокорность. Он созвал византийских военачальников, а когда те собрались, спартанские воины неожиданно напали на них и перебили. Затем он казнил почти всех представителей гражданской власти, известных антиспартанскими или демократическими настроениями. Клеарх убивал или изгонял из города многих состоятельных людей просто для того, чтобы завладеть их имуществом. Тирания Клеарха оказалась настолько невыносимой, что против него ополчилась даже часть тех самых олигархов, которые добивались от Спарты военной поддержки. Они стали жаловаться на Клеарха в Спарту. Вскоре между слишком самостоятельным наместником и спартанским правительством произошел разрыв: в 403 г. Клеарх был изгнан из города новым спартанским гармостом. Тот не действовал так жестоко, как Клеарх, а потому недовольство византийцев господством Спарты и властью местной олигархии не вылилось в открытое выступление. Постепенно Византий превратился в один из важных военных опорных пунктов Спарты, а его гавань — в место стоянки флота спартанцев.
В 400 г. до н. э. Византий стал ареной столкновения между спартанским гарнизоном города и греческими наемниками, которые участвовали в неудачном походе персидского сатрапа Малой Азии Кира, добивавшегося установления своей власти над всей державой персов. Многие из этих наемников были выходцами из Спарты. После поражения и гибели Кира отряды наемников с бесчисленными приключениями добрались до Византия. Спартанский наместник попытался избавиться от опасных пришельцев. Он выманил их из города под предлогом военного построения для точного определения их численности. Как только незваные гости оказались вне городских стен, ворота Византия закрылись. Наемникам было объявлено, что им следует возвращаться в родные края. Однако долго скитавшиеся и закаленные в битвах воины были не из тех, кому можно диктовать условия. Они ворвались в Византий и некоторое время хозяйничали там. Наемники даже решили провозгласить властителем Византия своего предводителя Ксенофонта (в будущем знаменитого историка). Однако тот, не рассчитывая удержать город, вывел наемников из Византия и повел их на запад, во владения фракийцев. Здесь греческие наемники оставили о себе недобрую славу: они бесчинствовали во фракийских деревнях, грабя и убивая всех без разбора.
От бесконечных осад и сражений, неоднократной смены властей особенно страдали торговля и ремесленное производство Византия; разорены были и окрестные земли, а многие земледельцы бросали свои участки и искали заработка в городе; но и здесь из-за сокращения морского торгового оборота их чаще всего ожидала неудача.
Поскольку черноморские проливы были закрыты для афинских купцов, Византий потерял свое исключительное значение посредника в понтийской хлебной торговле. Благосостояние большинства жителей Византия, зависевшее от торговых операций, значительно ухудшилось после победы спартанцев. Казна Византия с каждым годом все более опустошалась, лишенная привычного притока торговых и портовых пошлин. В результате в городе усилились проафинские настроения. И когда во времена Коринфской войны Афинам удалось восстановить свой флот и вновь лишить Спарту господства на море, жители Византия с восторгом встретили (в 389 г. до н. э.) прибывшую в проливы афинскую эскадру под командованием Фрасибула. Спартанский гарнизон Византия был малочислен, да и горожане не оказали на этот раз поддержки спартанцам. Поэтому воины Фрасибула практически не встретили сопротивления. Спартанский наместник был изгнан, олигархический строй заменен демократией. Афины вернули себе контроль над проливами, столь необходимый для их торговли. Спарта, правда, сделала попытку восстановить свою власть над городами Геллеспонта. Была организована большая морская экспедиция под водительством Анаксибия. Однако афиняне под руководством Ификрата разгромили спартанцев.