Konstantin den store förklarades kejsare i York i Storbritannien (306), konverterade till kristendomen, sammankallade konciliet i Arles (314), blev ensam kejsare (324), var praktiskt taget ordförande vid det ekumeniska konciliet i Nicéa (325), grundade staden Konstantinopel (330) och dog år 337. På 400-talet betraktades han som den stora revolutionären, särskilt inom religionen. Han gjorde inte kristendomen till imperiets religion, men han beviljade viktiga eftergifter till kyrkan och dess biskopar, och hans omvändelse uppmuntrade andra romerska medborgare att bli kristna. Hans grundande av Konstantinopel (som var tänkt att bli det nya Rom) som en kristen stad som inte var orörd av hednisk religion påverkade djupt den framtida politiska och kyrkliga strukturen i imperiet och kyrkan. Förbindelserna med det gamla Rom, vare sig det gällde kyrkliga eller statliga frågor, skulle inte bli hjärtliga.

Konstantinus förändrade helt och hållet förhållandet mellan kyrkan och den kejserliga regeringen och inledde därmed en process som så småningom gjorde kristendomen till imperiets officiella religion. Många nya konvertiter vann man, inklusive de som konverterade endast i hopp om att främja sin karriär. Kyrkan ställdes också inför en ny form av statlig inblandning när Konstantin var ordförande vid konciliet i Nicéa, som behandlade den arianska kontroversen (en debatt mellan Arius och Athanasius och deras anhängare om Guds sons natur); konciliet gav den definition av förhållandet mellan Gud Fader och Gud Son som fortfarande accepteras av de flesta kristna idag. Även om Nicéa uttalade sig mot arianismen, som hävdade att Sonen är en skapad varelse och inte är likvärdig med Gud Fader, lutade Konstantin senare i sitt liv åt den, och hans efterträdare, Constantius II, var öppet arianisk. Trots denna turbulens och kejsaren Julian apostaten (som regerade 361-363), som var direkt fientligt inställd till kristendomen, överlevde kyrkan, och anhängarna av den traditionella romerska religionen föll tillbaka i passivt motstånd. Det tyst ökande trycket mot hedendomen på 400-talet kulminerade i kejsar Theodosius I:s dekret (regerade 379-395), som gjorde den katolska kristendomen till imperiets officiella religion och stängde många hedniska tempel. I slutet av 400-talet hade därför kristendomen förvandlats från en förföljd sekt till den dominerande tron i imperiet, och i processen blev den sammanflätad med den kejserliga regeringen.

Bandet mellan kyrka och stat tog sig uttryck i den civila värdighet och de insignier som gavs till biskopar, som också började anförtros ambassadörsroller. Konstantin själv utnämnde biskopar, och han och hans efterföljare sammankallade biskopskoncilier för att behandla viktiga trosfrågor. År 400 hade patriarken av Konstantinopel (till hans erkända förlägenhet) företräde vid hovet framför alla civila tjänstemän. Kejsarna utfärdade ett antal domar som gav biskoparna större privilegier och ansvar, vilket stärkte deras ställning i både kyrkan och samhället. De nära relationerna mellan kejsardömet och kyrkan under 400-talet återspeglades i den helige Ambrosius (biskop av Milano, 374-397) skrifter, som använde ”romersk” och ”kristen” nästan som synonymer. Efter att Theodosius hade beordrat massakern på invånarna i Thessaloniki krävde Ambrosius dock att kejsaren skulle genomgå botgöring och tvingade därmed Theodosius att underkasta sig kyrkan som dess son, inte dess herre.

En ny rörelse tog form i slutet av 300- och 400-talet, som var ett svar både på de sista förföljelsernas tragedi och på den triumf som Konstantins omvändelse innebar. Monasticismen började i den egyptiska öknen på 300-talet som ett svar på samtida sociala förhållanden, men den hade skriftliga rötter och återspeglade dragningskraften hos det asketiska liv som länge hade varit en del av de kristna och filosofiska traditionerna. Den första kristna munken var den helige Antonius (251-356). Den kommunala, eller cenobitiska, monastiken organiserades först av den helige Pachomius (ca 290-346), som också författade den första monastiska regeln. Den helige Basilius, biskop i Caesarea Cappadociae (370-379), förkastade det hermetiska idealet och insisterade på gemenskaper med en regel som skyddar biskopens auktoritet och med konkreta tjänstehandlingar att utföra (t.ex, sjukhusarbete och undervisning).

Monasticismen spred sig snabbt till västvärlden, där den fick en avgörande utformning av den helige Johannes Cassian av Marseille (ca 360-435) och den helige Benedictus av Nursia (ca 480-c. 547), som erkänns som den västerländska monasticismens fader. Benedikts regel, som så småningom blev dominerande, var känd för sin humanitet och sin balans mellan bön och arbete. Eftersom munkarnas manuella arbete ofta bestod av kopiering av manuskript blev klostren ett stort centrum för kulturlivet under århundraden. Benedikts samtida Cassiodorus (c. 490-c. 585) lät kopiera verk av klassiska författare (t.ex. Cicero och Quintilian) samt biblar och de tidiga kyrkofädernas verk.

Kyrkan var betydligt långsam när det gällde att inleda missionsverksamhet utanför imperiets gränser. Goten Ulfilas omvände goterna till ariansk kristendom (ca 340-350) och översatte Bibeln från grekiska till gotiska – och utelämnade, eftersom det var olämpligt, krigiska avsnitt ur Gamla testamentet. Goterna förde sin arianska tro vidare till andra germanska stammar, t.ex. vandalerna. (Någon gång mellan 496 och 508 blev frankerna, under sin store kung Klodvig, de första av de germanska folken som konverterade till katolsk kristendom, och de följdes snart av visigoterna). På 500-talet överrannsakades de västra provinserna av goter, vandaler och hunner, och den kejserliga tronföljden upphörde när en tysk ledare, Odoacer, beslutade att regera utan kejsare (476). Påvens ställning stärktes genom statsmaktens nedgång, och detta förberedde vägen för påvarnas tidsmässiga suveränitet över delar av Italien (som de behöll från 700-talet till 1800-talet; Vatikanstatens självständiga suveränitet erkändes 1929).