Římská politika se po abdikaci císaře Diokleciána v roce 305 n. l. zmateně komplikovala, protože o moc soupeřili císaři a jejich zástupci ze Západu i Východu. Mezi nimi byl i Flavius Valerius Constantinus, známý dějinám jako Konstantin Veliký. V roce 306 n. l. byl v Yorku svými vojáky uznán za císaře a Diocletianův nástupce Galerius ho jmenoval císařem nebo zástupcem císaře Západu. Konstantin měl na starosti Británii a Galii, ale jeho švagr Maxentius vedl válku proti Galeriovi a zmocnil se Itálie i samotného Říma.

Galerius zemřel v roce 311 n. l. a počátkem následujícího roku Konstantin vtrhl do Itálie, zvítězil v bitvách u Turína a Verony a táhl na Řím. Maxentius vytáhl do boje a byl zničen u Milvijského mostu, kterým vedla Via Flaminia přes Tiberu do města. Tato bitva byla jedním z řady vítězství, díky nimž se Konstantin v roce 324 n. l. stal pánem celé římské říše, ale nejznámější je pro svou souvislost s jeho konverzí ke křesťanství, která se později ukázala jako jedna z nejdůležitějších událostí světových dějin.

Příběh či spíše historku o tom, co se stalo, vyprávěl Eusebius z Cesareje, křesťanský biblista a historik, který brzy po císařově smrti napsal první Konstantinův životopis. Konstantina dobře znal a tvrdil, že příběh má od samotného císaře. Konstantin byl pohanský monoteista, uctívač slunečního boha Sol Invictus, nepřemožitelného slunce. Před bitvou u Milvijského mostu však on a jeho vojsko spatřili na obloze nad sluncem světelný kříž se slovy v řečtině, která se do latiny obvykle překládají jako In hoc signo vinces („V tomto znamení zvítězit“). Té noci měl Konstantin sen, v němž mu Kristus řekl, že má proti nepřátelům použít znamení kříže. Zapůsobilo to na něj natolik, že nechal křesťanský symbol vyznačit na štíty svých vojáků, a když mu bitva u Milvijského mostu přinesla drtivé vítězství, připsal ho bohu křesťanů.

Tato historka byla po staletí všeobecně přijímána, ale dnešní historici, kteří nevěří na prorocké vize a sny, o ní mají vážné pochybnosti. Nejstarší zpráva o bitvě, pocházející z roku 313 n. l., se o žádném vidění ani snu nezmiňuje. Píše se v něm, že Maxentius vytáhl se svým vojskem na břeh Tibery. Samotný most přetnul, ale v případě porážky mohl ustoupit do Říma přes provizorní most z lodí. Když však Konstantinova jízda zaútočila, Maxentiovi muži se dali na útěk přes most z člunů, který se pod nimi zřítil, a mnozí se utopili, včetně samotného Maxentia. Vítězný Konstantin a jeho muži mu usekli hlavu a odnesli ji na kopí do města.

Podle dalšího raného vyprávění, které do dvou let po bitvě sepsal křesťanský autor Lactantius, jenž byl nějakou dobu na Konstantinově dvoře, měl císař sen, v němž mu bylo řečeno, aby na štíty svých vojáků vyznačil „nebeské Boží znamení“. Učinil tak podle pokynů, nechal znamení, ať už bylo jakékoliv, vepsat na štíty a své vítězství nad přesilou připsal bohu křesťanů. V roce 315 n. l. věnoval senát Konstantinovi v Římě triumfální oblouk (možná byl původně postaven pro Maxentia) s nápisem, který ho chválil, protože „z božího popudu“ on a jeho vojsko zvítězili. Na oblouku se taktně neuvádělo, který bůh dal „podnět“, a občané mohli připsat zásluhy Sol Invictusovi nebo křesťanskému božstvu či kterémukoli bohu, kterého si zvolili.

Není pochyb o tom, že Konstantin se stal věřícím křesťanem, který křesťanství energicky prosazoval, aniž by se ho snažil vnutit pohanům do chřtánu. Dioklecián a Galerius křesťany krutě pronásledovali, ale v roce 311 n. l. jim Galerius udělil svobodu vyznání. V roce 313 n. l. Konstantinův Milánský edikt vyhlásil, že „nikomu nesmí být odepřena možnost věnovat své srdce zachovávání křesťanského náboženství“. Jmenoval křesťany do vysokých úřadů a křesťanským kněžím udělil stejná privilegia jako pohanským. V roce 323 n. l. se narozeniny Sol Invictus 25. prosince staly narozeninami Krista. Císař se snažil vyžehlit teologické neshody mezi křesťany a v roce 325 n. l. se osobně zúčastnil nicejského koncilu, který formuloval učení o Trojici. Postavil také velkolepé kostely, včetně chrámu svaté Sofie ve svém hlavním městě Byzanci, přejmenovaném na Konstantinopol. Když v roce 337 n. l. zemřel, bylo křesťanství na nejlepší cestě stát se státním náboženstvím Římské říše a Konstantin se považoval za 13. apoštola Ježíše Krista.