Konstantin den Store blev erklæret kejser i York i Storbritannien (306), konverterede til kristendommen, indkaldte til koncilet i Arles (314), blev enevældig kejser (324), var praktisk talt formand for det økumeniske koncil i Nikæa (325), grundlagde byen Konstantinopel (330) og døde i 337. I det 4. århundrede blev han betragtet som den store revolutionær, især på det religiøse område. Han gjorde ikke kristendommen til imperiets religion, men han gav vigtige indrømmelser til kirken og dens biskopper, og hans omvendelse tilskyndede andre romerske borgere til at blive kristne. Hans grundlæggelse af Konstantinopel (der var tænkt som det nye Rom) som en kristen by, der var uberørt af hedensk religion, havde en dybtgående indflydelse på den fremtidige politiske og kirkelige struktur i imperiet og i kirken. Forholdet til det gamle Rom skulle ikke blive hjerteligt, hverken i kirkelige eller statslige anliggender.

Konstantin ændrede fuldstændig forholdet mellem kirken og den kejserlige regering og indledte dermed en proces, der i sidste ende gjorde kristendommen til rigets officielle religion. Mange nye konvertitter blev vundet, herunder også dem, der kun konverterede i håb om at fremme deres karriere. Kirken blev også konfronteret med en ny form for statslig indblanding, da Konstantin var formand for koncilet i Nikæa, som behandlede den arianske kontrovers (en debat mellem Arius og Athanasius og deres tilhængere om Guds søns natur); koncilet gav den definition af forholdet mellem Gud Fader og Gud Søn, som stadig accepteres af de fleste kristne i dag. Selv om Nikæa talte imod arianismen, som hævdede, at Sønnen er et skabt væsen og ikke er lig med Gud Fader, lænede Konstantin sig senere hen op ad den, og hans efterfølger, Constantius II, var åbenlyst arianer. På trods af denne uro og den direkte fjendtlighed over for kristendommen hos kejser Julian den Apostat (regerede 361-363) overlevede kirken, og tilhængerne af den traditionelle romerske religion faldt tilbage i passiv modstand. Det stille og roligt voksende pres mod hedenskabet i det 4. århundrede kulminerede i dekreterne fra kejser Theodosius I (regerede 379-395), som gjorde den katolske kristendom til rigets officielle religion, og som lukkede mange hedenske templer. Ved slutningen af det 4. århundrede var kristendommen derfor blevet forvandlet fra en forfulgt sekt til den dominerende tro i imperiet, og i den proces blev den sammenflettet med den kejserlige regering.

Bindingen mellem kirke og stat kom til udtryk i den civile værdighed og de insignier, der blev tildelt biskopperne, som også begyndte at blive betroet ambassadørroller. Konstantin selv udnævnte biskopper, og han og hans efterfølgere indkaldte til bispekonciler for at behandle vigtige trosspørgsmål. I 400 havde patriarken af Konstantinopel (til hans erklærede forlegenhed) forrang ved hoffet foran alle civile embedsmænd. Kejserne udstedte en række domme, som gav biskopperne større privilegier og ansvar, hvilket styrkede deres stilling i både kirke og samfund. Ambrosius (biskop af Milano, 374-397), som brugte “romersk” og “kristen” næsten som synonymer, afspejlede de tætte forbindelser mellem kejserriget og kirken i det 4. århundrede. Efter at Theodosius havde beordret massakren på borgerne i Thessalonika, krævede Ambrosius imidlertid, at kejseren skulle underkaste sig bod, hvorved han påtvang Theodosius underkastelse under kirken som dens søn, ikke dens herre.

En ny bevægelse tog form i slutningen af det 3. og 4. århundrede, som var et svar på både tragedien i de sidste forfølgelser og på triumfen i forbindelse med Konstantins omvendelse. Monasticismen begyndte i den egyptiske ørken i det 3. århundrede som reaktion på samtidens sociale forhold, men den havde skriftlige rødder og afspejlede tiltrækningen af det asketiske liv, som længe havde været en del af de kristne og filosofiske traditioner. Den første af de kristne munke var den hellige Antonius (251-356). Pachomius (ca. 290-346), som også udarbejdede den første klosterregel. Basilius, biskop af Caesarea Cappadociae (370-379), afviste det hermetiske ideal og insisterede på fællesskaber med en regel, der sikrede biskoppens autoritet, og med konkrete tjenestehandlinger, der skulle udføres (f.eks, hospitalsarbejde og undervisning).

Monasticismen spredte sig hurtigt til Vesten, hvor den blev afgørende formet af den hellige Johannes Cassian af Marseille (ca. 360-435) og den hellige Benedikt af Nursia (ca. 480-c. 547), der er anerkendt som den vestlige monasticismes fader. Benedikts regel, som efterhånden blev fremherskende, var kendt for sin menneskelighed og sin balance mellem bøn og arbejde. Da munkenes manuelle arbejde ofte bestod i kopiering af manuskripter, blev klostrene i århundreder et stort centrum for kulturlivet. Benedikts samtidige Cassiodorus (ca. 490-c. 585) fik kopieret værker af klassiske forfattere (f.eks. Cicero og Quintilian) samt bibler og de tidlige kirkefædres værker.

Kirken var betydeligt langsom til at påbegynde missionsarbejde uden for rigets grænser. Goten Ulfilas omvendte goterne til ariansk kristendom (ca. 340-350) og oversatte Bibelen fra græsk til gotisk – idet han undlod, da det var uhensigtsmæssigt, at lade krigeriske passager i Det Gamle Testamente udgå. Goterne videregav deres arianske tro til andre germanske stammer som f.eks. vandalerne. (På et tidspunkt mellem 496 og 508 blev frankerne under deres store konge Clovis de første af de germanske folkeslag, der konverterede til den katolske kristendom, og de blev snart fulgt af visigoterne). I det 5. århundrede blev de vestlige provinser overrendt af goter, vandaler og hunner, og den kejserlige arvefølge blev afsluttet, da en tysk leder, Odoacer, besluttede at regere uden kejser (476). Pavedømmets stilling blev styrket af statsmagtens tilbagegang, og dette banede vejen for pavens tidsmæssige suverænitet over dele af Italien (som de beholdt fra det 7. til det 19. århundrede; Vatikanstatens uafhængige suverænitet blev anerkendt i 1929).