Após sua morte, em 306, é aclamado imperador pelas legiões sob comando do pai. Em 313 converte-se ao cristianismo e exorta os súditos a se converter. Extingue as lutas de gladiadores e proíbe a morte dos escravos, o adultério e o concubinato.
O título de imperador não é reconhecido em Roma, governada na época pelo sistema de tetrarquia, que não admite a sucessão hereditária. Constantino disputa o título com Maxêncio, Maximino e Licínio, com quem se alia para vencer os adversários. Os dois dividem o Império até 324, mas as perseguições movidas por Licínio aos cristãos levam os antigos aliados à guerra.
Constantino vence e torna-se, a partir de 325, o único mandatário romano. Transforma Bizâncio (hoje Istambul, na Turquia) na capital do Império, mudando seu nome para Constantinopla em 330. Em virtude de suas convicções religiosas, defende que uma igreja dividida ofenderia o Deus cristão, o que atrairia a vingança divina sobre o Império Romano e sobre ele mesmo.