A kereszténység helyzetének megváltozása a Kr. u. 4. században összekapcsolódott Nagy Konstantin császár hatalomra kerülésével. A fiatal Konstantin (Constantinus) a Diocletianus által megteremtett hatalmi szerkezet vesztesének érezte magát, amikor az idős császár visszavonulásakor nem apját, Constantius Chlorust nevezte ki első augustusnak, hanem Galeriust, aki a keleti birodalomrész irányítását is megkapta.
A várakozásokkal ellentétben Konstantin nem szerezte meg a cézári címet sem. A csalódott fiatalember egy ideig még Galerius udvarában tartózkodott, majd nyugatra távozott apjához, akinek hamarosan bekövetkező halála után a hadsereg őt kiáltotta ki császárrá (Kr.u. 306).

Az ambiciózus Konstantin kezdettől fogva a tetrarchia felszámolására és az egyeduralom megteremtésére törekedett. A leszámolás Galeriussal csak a Kelet augustusának betegsége és halála miatt maradt el. Konstantin az új helyzetet kihasználva Kr.u. 312-ben Gallia felől behatolt Itáliába, és megkísérelte megfosztani hatalmától Diocletianus egykori társcsászárának Maximianusnak a fiát, Maxentiust.
Csapatai előrenyomultak Rómáig, de ellenfele jelentősebb katonai erőkkel rendelkezett. Nehéz helyzetében az ütközet előtti éjszakán Konstantin álmot látott. A keresztény hagyomány szerint vagy a kereszt, vagy a Krisztus-monogram jelent meg számára, körülötte „Ezzel győzz!” felirattal. Másnap a Milvius-hídnál hadserege legyőzte Maxentius seregeit.

Konstantin álmát a történetírás sokáig döntő fordulópontnak tekintette a császárok kereszténységgel szembeni viszonyában. A Milvius-hídnál kivívott győzelmét a császár egyértelműen a keresztény isten támogatásának tudta be. Konstantin korábban szimpatizált a Héliosz-féle napkultusszal. A szoláris monoteizmus valószínűleg előkészítette a keresztény egyistenhit befogadására.
A történeti kutatások ma árnyaltabban - hosszabb folyamat keretében - mutatják be Konstantin közeledését a kereszténységhez. Kr.u. 313-ban a keleti birodalomrész uralkodójával, Liciniussal közösen kiadták a milánói rendeletet, ami a keresztény vallást egyenrangúvá tette a római császárság többi vallásával. A milánói ediktummal kezdetét vette a vallási türelem nem túl hosszú ideig tartó időszaka a birodalomban. A császárok továbbra is lehetővé tették a pogány kultuszok tiszteletét, de elfogadott vallásnak tekintették a kereszténységet is.

A Milvius-hídnál vívott ütközet utáni években Konstantin nyíltan kinyilvánította szimpátiáját a keresztények iránt. A császár a pogány római vallás főpapja (pontifex maximus) maradt, de több intézkedésével támogatta a keresztényeket. A pápának adományozta a lateráni palotát, s a Szentföldön több templom létrehozását támogatta édesanyja közreműködésével. Konstantin kereszténység iránti vonzódása törvényeiben is kifejeződött. A vasárnapot ünnepnappá nyilvánították.
A pogány papokhoz hasonlóan a császár a keresztény papokat mentesítette az adófizetés alól. A keresztény püspökök egyfajta bírói jogkörhöz jutottak, és a világi hatóságok nem ítélkezhettek felettük. Törvényszegő papot csak püspöke vonhatta felelősségre. Az egyházat felruházták azzal a joggal, hogy adományozással vagy végrendeleti úton anyagi forrásokhoz jusson. A keresztény egyház megindult az önálló társadalmi renddé válás útján.

Az egyháznak nyújtott kedvezmények mellett Konstantin törvényeiben a keresztény emberség elvei is érvényesültek. A császár eltörölte a keresztre feszítést, mint halálbüntetési formát, megtiltotta a gladiátorjátékokat és a bűnözők arcának tüzes vassal történő elcsúfítását. Konstantin törvényei nem engedték a mérték nélküli kínvallatást, illetve, hogy gazdáik szándékosan kioltsák rabszolgáik életét. A keresztény házasság szentségi jellegének a hatása tükröződött a válást megnehezítő intézkedésekben. A keresztény emberiesség elveinek behatolása a törvényhozásba Konstantin utódai alatt is folytatódott, de korántsem alakította át a késő római jogrendszert. A keresztény elvek még csak elvétve jelentek meg, és több évszázadnak kellett eltelnie, hogy egyes humánus elvek - a rabszolgák státusának megváltozása - a jogi normák részévé váljanak. Mindenesetre Konstantin alatt sor került e hosszú folyamat első lépéseire.

Nagy Konstantin uralkodói tevékenységét nem korlátozhatjuk kereszténységgel való kapcsolatának bemutatására. A császár hamarosan leszámolt a keleti birodalomrész felett uralkodó Liciniussal Az új egyeduralkodó minden vonatkozásban tetterős személyiségnek bizonyult, aki folytatta és beteljesítette a Diocletianus alatt megkezdett reformokat. Konstantin uralkodása alatt folytatódott a központi közigazgatás kiépülése.
A császár szilárd értékű új aranypénzt veretett (solidus), ami később a bizánci birodalom pénzévé vált, és sokáig nagy jelentőséggel bírt a kora középkori kereskedelemben. Nagy Konstantin tehetséges katona volt, akinek uralkodása alatt a birodalom határait nem érték komoly kihívások. Bár a hadsereg barbarizálódása éppen ezekben az évtizedekben gyorsult fel, de ennek következményei még nem voltak nyilvánvalóak a kortársak számára. A császár által megteremtett társadalmi stabilitás a hivatalnokállam gépezetén, a hadsereg erején és a nagy földbirtokosokkal kialakított együttműködésen alapult.