Polityka rzymska po abdykacji cesarza Dioklecjana w 305 r. n.e. była skomplikowana, ponieważ cesarze i ich zastępcy z Zachodu i Wschodu walczyli o władzę. Wśród nich był Flavius Valerius Constantinus, znany w historii jako Konstantyn Wielki. Uznany za cesarza przez swoje wojska w Yorku w 306 r., został mianowany cezarem lub zastępcą cesarza Zachodu przez następcę Dioklecjana, Galeriusza. Konstantyn był odpowiedzialny za Brytanię i Galię, ale jego szwagier Maksencjusz prowadził wojnę przeciwko Galeriuszowi i zajął Italię oraz sam Rzym.

Galeriusz zmarł w AD 311 i na początku następnego roku Konstantyn najechał Italię, wygrał bitwy pod Turynem i Weroną i pomaszerował na Rzym. Maxentius wyszedł do walki i został zniszczony na Moście Milwijskim, który prowadził Via Flaminia nad Tybrem do miasta. Bitwa była jednym z serii zwycięstw, które w 324 roku n.e. uczyniły Konstantyna panem całego Imperium Rzymskiego, ale najbardziej znana jest ze względu na związek z jego nawróceniem na chrześcijaństwo, które miało się okazać jednym z najważniejszych wydarzeń w historii świata.

Historię, czy też opowieść, o tym, co się wydarzyło, opowiedział Euzebiusz z Cezarei, chrześcijański biblista i historyk, który napisał pierwszą biografię Konstantyna wkrótce po śmierci cesarza. Znał on dobrze Konstantyna i powiedział, że historię tę otrzymał od samego cesarza. Konstantyn był pogańskim monoteistą, czcicielem boga słońca Sol Invictus, niezwyciężonego słońca. Jednak przed bitwą na Moście Milwijskim on i jego armia ujrzeli na niebie nad słońcem krzyż światła ze słowami w języku greckim, które na łacinę tłumaczy się ogólnie jako In hoc signo vinces („W tym znaku zwyciężaj”). Tej nocy Konstantyn miał sen, w którym Chrystus powiedział mu, że powinien użyć znaku krzyża przeciwko swoim wrogom. Był pod takim wrażeniem, że kazał zaznaczyć chrześcijański symbol na tarczach swoich żołnierzy, a kiedy bitwa na Moście Milwijskim dała mu przytłaczające zwycięstwo, przypisał je bogu chrześcijan.

Ta historia była powszechnie akceptowana przez wieki, ale dzisiejsi historycy, którzy nie wierzą w prorocze wizje i sny, mają co do niej poważne wątpliwości. Najwcześniejsza relacja o bitwie, pochodząca z 313 roku, nie wspomina nic o wizji czy śnie. Mówi ona, że Maksencjusz ustawił swoją armię na brzegu Tybru. Odciął sam most, ale w razie porażki mógł wycofać się do Rzymu przez tymczasowy most zbudowany z łodzi. Kiedy jednak kawaleria Konstantyna zaatakowała, ludzie Maksencjusza zostali przepędzeni przez most z łodzi, który się pod nimi zawalił, i wielu utonęło, w tym sam Maksencjusz. Jego głowa została odcięta i wniesiona do miasta na włóczni przez triumfującego Konstantyna i jego ludzi.

Zgodnie z inną wczesną relacją, napisaną w ciągu dwóch lat od bitwy przez chrześcijańskiego pisarza Laktancjusza, który przez pewien czas przebywał na dworze Konstantyna, cesarz miał sen, w którym powiedziano mu, by zaznaczył „niebiański znak Boga” na tarczach swoich żołnierzy. Uczynił tak, jak mu polecono, kazał wypisać ten znak, czymkolwiek on dokładnie był, na tarczach i przypisał swoje zwycięstwo nad przeciwnościami losu bogu chrześcijan. W 315 r. n.e. senat poświęcił Konstantynowi łuk triumfalny w Rzymie (być może został on pierwotnie zbudowany dla Maksencjusza), z napisem wychwalającym go, ponieważ „dzięki boskiej inicjacji” on i jego armia odnieśli zwycięstwo. Taktownie powstrzymano się od stwierdzenia, który bóg zapewnił „podżeganie”, a obywatele mogli przypisać je Sol Invictus, chrześcijańskiemu bóstwu lub jakiemukolwiek innemu bogu, którego wybrali.

Nie ulega wątpliwości, że Konstantyn stał się wierzącym chrześcijaninem, który energicznie promował chrześcijaństwo, nie próbując wciskać go do pogańskiego gardła. Dioklecjan i Galeriusz brutalnie prześladowali chrześcijan, ale w 311 r. Galeriusz przyznał im wolność wyznania. W 313 r. Edykt Mediolański Konstantyna głosił, że „nikomu nie można odmówić możliwości oddania swego serca wyznawaniu religii chrześcijańskiej”. Mianował chrześcijan na wysokie urzędy i dał chrześcijańskim kapłanom takie same przywileje jak pogańskim. Do 323 r. urodziny Sol Invictus 25 grudnia stały się urodzinami Chrystusa. Cesarz starał się zażegnać spory teologiczne wśród chrześcijan i w 325 r. osobiście uczestniczył w soborze w Nicei, który sformułował doktrynę o Trójcy Świętej. Wybudował też wspaniałe kościoły, w tym Św. Zofię w swojej stolicy Bizancjum, przemianowanej na Konstantynopol. Kiedy zmarł w roku 337 n.e., chrześcijaństwo było na dobrej drodze, by stać się religią państwową Imperium Rzymskiego, a Konstantyn uważał się za 13. apostoła Jezusa Chrystusa.