Został obwołany cesarzem przez wojska w zachodniej części imperium, natomiast Maksencjusz został wybrany przez wojska rzymskie na cesarza w Rzymie. Po kilku latach walk Konstantyn, przy pomocy Licyniusza panującego we wschodniej części imperium, pokonał ostatecznie Maksencjusza. Stało się to w bitwie przy Moście Mulwijskim w pobliżu murów Rzymu w roku 312. Od tego czasu Konstantyn i Licyniusz rządzili wspólnie. Legenda głosi, iż przed bitwą Konstantyn miał sen, w którym objawił się mu płonący krzyż i napis In hoc signo vinces ("pod tym znakiem zwyciężysz"). I to sprawić miało, iż w roku 313 podczas spotkania w Mediolanie wydał wraz z Licyniuszem edykt mediolański dający swobodę wyznania chrześcijanom, chociaż bardziej niż sen przyczyniły się do tego względy polityczne. W wyniku konfliktu Licyniusz został pokonany i zabity w 324 roku i od tej pory Konstantyn rządził z synami. Jego politykę charakteryzowała kontynuacja działalności Dioklecjana.