Egyes ókorkutatók szerint sokat elárul Constantinus utolsó napjairól, hogy az utolsó pillanatig várt azzal, hogy megkeresztelkedjen. Miért tett így, ha előtte huszonöt éven át valódi keresztény volt? Ahogy arra már kitértünk korábban, keresztény körökben szokás volt elhalasztani a megkeresztelkedést, ráadásul kifejezetten gyakran éltek ezzel. Constantinus fia, a megrögzött keresztény II. Constantius aki teológiai nézeteit tekintve ariánus volt szintén így határozott. Sokkal biztonságosabb volt a túlvilág! élet azoknak, akiknek nem maradt idejük a keresztség szentsége után bűnöket elkövetni, így tiszta lélekkel léphettek be a Mennyország kapuján. Ezért aztán mindketten elhalasztották a szentség felvételét.

Constantinus halálának körülményei már nem ennyire rejtélyesek. Hosszú uralkodása során Constantinus folyamatosan küzdött a külső támadások és invázió ellen. 337-ben, amikor a perzsák elkezdték fitogtatni erejüket keleten, Constantinus úgy döntött, ismét seregei élére áll. Szándékával egybevágott, hogy a menet Palesztina északi részét is érintette, ami lehetővé tette volna neki, hogy útközben, a Jordán folyó vízében keresztelkedjen meg, ahogy Jézus is tette.
A császár tudta, hogy a végnapjait éli. Azonban már arra sem maradt elég ideje, hogy elérjen Palesztinába. Nem sokkal indulás után megbetegedett, és kénytelen volt megállni Nikomédiában, a mai Törökország nyugati részén. Végül a Nikomédiai püspök keresztelte meg Constantinust a halálos ágyán. A császár 337. május 22-én hunyt el. A trónon fiai követték, a róla elnevezett dinasztia pedig 363-ig uralkodott.