Mieszkańcy miasta wysoko oceniali rządy Temistoklesa i po jego śmierci w 459 p.n.e. urządzili wystawny pogrzeb, oraz upamiętnili zmarłego na agorze.
Podczas wojny Sparty z imperium perskim miasto w latach 400-398 p.n.e. trafiło pod władzę Spartan. Ich wódz, Tybron, osiedlił mieszkańców Magnezji na nowej, pobliskiej lokalizacji na zboczu góry Thorax (lokalizacja znana obecnie z wykopalisk), w miejscu istniejącej wcześniej wsi Leukofryz, w której znajdowała się świątynia Artemidy. Świątynię ufundowano na nowo co pozwoliło Magnezji stać się ważnym ośrodkiem religijnym.
Po przejęciu władzy nad Azją Mniejszą przez Aleksandra Wielkiego w Magnezji ustanowiono jego kult (podobnie jak w kilku innych polis regionu). W czasach hellenistycznych miasto rozkwitało pod władzą Seleukidów. Pod koniec III wieku p.n.e. Magnezja była obiektem ataków ze strony Miletu, który zdołał wtedy częściowo uniezależnić się od hellenistycznych monarchów i prowadził agresywną politykę wobec sąsiadów. Po porażce Seleukidy Antiocha III w wojnie z Rzymem w 188 p.n.e. znalazła się w poszerzonym obszarze Pergamonu – sojusznika Rzymu. Później miasto jest rzadko wymieniane w źródłach (choć wspominają o nim Pliniusz, Tacyt), możliwe, że straciło na znaczeniu.