Constantin le Grand, déclaré empereur à York, en Grande-Bretagne (306), se convertit au christianisme, convoque le concile d’Arles (314), devient seul empereur (324), préside virtuellement le concile œcuménique de Nicée (325), fonde la ville de Constantinople (330) et meurt en 337. Au IVe siècle, il est considéré comme le grand révolutionnaire, notamment en matière de religion. Il n’a pas fait du christianisme la religion de l’empire, mais il a accordé d’importantes concessions à l’Église et à ses évêques, et sa conversion a encouragé d’autres citoyens romains à devenir chrétiens. Sa fondation de Constantinople (conçue comme la nouvelle Rome) en tant que ville chrétienne non contaminée par la religion païenne a profondément affecté la future structure politique et ecclésiastique de l’empire et de l’église. Les relations avec la vieille Rome, que ce soit en matière d’église ou d’État, ne devaient pas être cordiales.

Constantin modifia complètement la relation entre l’église et le gouvernement impérial, amorçant ainsi un processus qui finit par faire du christianisme la religion officielle de l’empire. De nombreux nouveaux convertis furent gagnés, y compris ceux qui ne se convertissaient que dans l’espoir de faire avancer leur carrière. L’Église a également été confrontée à une nouvelle forme d’ingérence gouvernementale lorsque Constantin a présidé le concile de Nicée, qui a abordé la controverse arienne (un débat entre Arius et Athanase et leurs partisans sur la nature du Fils de Dieu) ; le concile a fourni la définition de la relation entre Dieu le Père et Dieu le Fils qui est encore acceptée par la plupart des chrétiens aujourd’hui. Bien que Nicée se soit prononcé contre l’arianisme, qui soutient que le Fils est un être créé et qu’il n’est pas égal à Dieu le Père, Constantin y a penché plus tard dans sa vie, et son successeur, Constance II, était ouvertement arien. Malgré cette agitation et la franche hostilité envers le christianisme de l’empereur Julien l’Apostat (qui a régné de 361 à 363), l’Église a survécu, et les adeptes de la religion romaine traditionnelle se sont repliés sur une résistance passive. La pression discrètement croissante contre le paganisme au IVe siècle culmine avec les décrets de l’empereur Théodose Ier (règne 379-395), qui fait du christianisme catholique la religion officielle de l’empire et qui ferme de nombreux temples païens. À la fin du IVe siècle, le christianisme était donc passé du statut de secte persécutée à celui de foi dominante de l’empire, devenant par la même occasion intimement lié au gouvernement impérial.

Le lien entre l’Église et l’État s’exprimait dans la dignité civile et les insignes accordés aux évêques, qui commençaient également à se voir confier des rôles d’ambassadeurs. Constantin lui-même nommait des évêques, et lui et ses successeurs convoquaient des conciles d’évêques pour traiter des questions importantes de la foi. En 400, le patriarche de Constantinople (à son grand embarras) jouissait à la cour d’une préséance sur tous les fonctionnaires civils. Les empereurs ont rendu un certain nombre de décisions qui accordaient davantage de privilèges et de responsabilités aux évêques, renforçant ainsi leur position dans l’Église et la société. Les relations étroites entre l’empire et l’Église au IVe siècle se reflètent dans les écrits de saint Ambroise (évêque de Milan, 374-397), qui utilise les termes « romain » et « chrétien » presque comme des synonymes. Cependant, après que Théodose ait ordonné le massacre des citoyens de Thessalonique, Ambroise a exigé que l’empereur fasse pénitence, imposant ainsi à Théodose la soumission à l’église en tant que son fils et non son maître.

Un nouveau mouvement a pris forme à la fin du IIIe et au IVe siècle qui était une réponse à la fois à la tragédie des dernières persécutions et au triomphe de la conversion de Constantin. Le monachisme est né dans le désert égyptien au IIIe siècle en réponse aux conditions sociales contemporaines, mais il avait des racines scripturaires et reflétait l’attrait de la vie ascétique qui faisait depuis longtemps partie des traditions chrétienne et philosophique. Le premier des moines chrétiens fut saint Antoine (251-356). Le monachisme communautaire, ou cénobitique, a été organisé pour la première fois par saint Pachomius (vers 290-346), qui a également rédigé la première règle monastique. Saint Basile, évêque de Césarée Cappadoce (370-379), a rejeté l’idéal hermétique, insistant sur les communautés dotées d’une règle sauvegardant l’autorité de l’évêque et ayant des actes concrets de service à accomplir (par ex, Le monachisme s’est rapidement répandu en Occident, où il a été façonné de manière décisive par saint Jean Cassien de Marseille (vers 360-435) et saint Benoît de Nursie (vers 480-c. 547), reconnu comme le père du monachisme occidental. La règle de Benoît, qui a fini par devenir prédominante, était réputée pour son humanité et son équilibre entre la prière et le travail. Comme le travail manuel des moines consistait souvent à copier des manuscrits, les monastères sont devenus un grand centre de la vie culturelle pendant des siècles. Le contemporain de Benoît, Cassiodore (vers 490-c. 585), fit copier les œuvres des auteurs classiques (par exemple, Cicéron et Quintilien) ainsi que des Bibles et les œuvres des premiers Pères de l’Église.

L’église fut significativement lente à entreprendre un travail missionnaire au-delà des frontières de l’empire. Le Goth Ulfilas convertit les Goths au christianisme arien (vers 340-350) et traduisit la Bible du grec au gothique – omettant, car inadaptés, les passages guerriers de l’Ancien Testament. Les Goths ont transmis leur foi arienne à d’autres tribus germaniques, comme les Vandales. (Entre 496 et 508, les Francs, sous la direction de leur grand roi Clovis, furent les premiers des peuples germaniques à se convertir au christianisme catholique, et ils furent bientôt suivis par les Wisigoths). Au Ve siècle, les provinces occidentales sont envahies par les Goths, les Vandales et les Huns, et la succession impériale prend fin lorsqu’un chef allemand, Odoacer, décide de gouverner sans empereur (476). La position de la papauté fut renforcée par le déclin du pouvoir étatique, ce qui prépara la voie à la souveraineté temporelle des papes sur certaines parties de l’Italie (qu’ils conservèrent du VIIe au XIXe siècle ; la souveraineté indépendante de la Cité du Vatican fut reconnue en 1929).