In 306 overleed Constantijns vader en eiste hij de macht op in het Romeinse Rijk, hetgeen ten noorden van de Alpen erkend werd. Constantijn moest nog wel de strijd aangaan met Maxentius, die dezelfde machtspretenties had. Het liep uit op een onderling treffen bij de Milvische brug, waarbij Constantijn – die toen geen christen was – steun zocht bij de kerk. Volgens bisschop Eusebius van Caesarea in Vita Constantini (337) zag de keizer vóór de slag een kruis aan de hemel staan met de Griekse tekst Toutoi nika: ‘overwin hiermee’. Vaker vermeld wordt deze spreuk in het Latijn: in hoc signo vinces. (‘In dit teken zult Gij overwinnen’). Overwinnen deed Constantijn, terwijl Maxentius in de Tiber verdronk.
Na de gewonnen burgeroorlog trok Constantijn op 29 oktober 312 als overwinnaar Rome binnen. Als dank vaardigde hij in 313 het Edict van Milaan uit, ook wel het Tolerantie-edict genoemd, dat de christenen in het Romeinse Rijk vrijheid van godsdienst gaf. De christenvervolgingen kwamen hiermee ten einde.
In 321 bepaalde Constantijn dat de zondag de rustdag zou worden in zijn rijk. Vanaf 324 was Constantijn, nadat hij in de lente de Oost-Romeinse keizer Licinius ter dood had laten brengen, alleenheerser in het Romeinse Rijk. Een jaar later riep de keizer het beroemde Concilie van Nicea bijeen. Op dit concilie werd onder meer een geloofsbelijdenis vastgesteld en veroordeelde de kerk de leer van Arius. Het concilie markeerde het eind van de vroeg-christelijke periode.