В края на VI век пр. Хр. Дорийските гърци (заселници от Мегар, Византия или Халкидон) превърнаха града в гръцка колония и оживен търговски център. От този момент нататък градът е известен в гръцкия свят като Месамбрия или Месембрия. Въз основа на литературни източници точната дата на появата на гръцка колония тук се счита за 510 г. пр. Хр.; първите археологически материали оттук датират около 500 г. пр. Хр. Месамбрия се управляваше от съвет, избран от Народното събрание. Техните решения - укази, издълбани върху мрамор, бяха поставени в главния храм на града - Храмът на Аполон. Открити са голям брой почетни постановления в чест на изключителни личности и техните дела: учителят Калатис, лечителят Главций, жрицата на богинята Деметра и др. Уникални паметници на административния живот през II век пр. Хр. върху мраморни релефи в подножието на храма на Зевс. Тези скулптурни релефи изобразяват градските магистрати по време на церемония в чест на Мелсас, героя на Созиполис. Мезамбрийските скулптори оставиха след себе си много погребални и религиозни скулптури. На надгробните плочи са изобразени сцени от живота. В некропола са открити четири изключително редки бронзови съда от т.нар. chidrias. Изложените три хидрии бяха използвани като погребални урни и украсени с вертикални дръжки с теми от гръцката митология. Месамбрийските къщи бяха украсени с глинени статуи и др. теракота. Те представлявали различни божества, елегантни дами, грациозни момичета. Повечето не се внасят, но формите на много от тях са показателни за местното производство. Месамбрийският религиозен живот беше богат и разнообразен. Интерес представляват откритата част на колосалната статуя на Аполон, торсът на статуята на бог Херкулес, великолепните статуи на богинята на късмета Тихе, създадени през 4 век пр. Хр., И други. В Несебър е открита най-пълната колекция от керамичен архитектурен декор на елинистическа къща: колани, антефикси, фасадни плочки. В погребенията са открити изящни златни бижута: телбод, обеци, пръстени, колиета, някои от които са направени в местните бижутерийни магазини. Месамбрия е независим полис и монети са сечени тук през 5 век пр. Хр.. от злато, сребро и бронз. Добрите търговски отношения през VI-II век пр. Хр. Дадоха възможност за внос на разнообразна керамика - лампи, релефни купи, голям брой различни амфори.