Приход правителя к христианству совершался постепенно – так, свою первую победу над соперниками он отпраздновал в храме Аполлона, принеся богу обильные жертвы. Крещение Константин принял лишь в конце жизни, однако всячески поощрял представителей христианской церкви и последовательно проводил политику их защиты. Правитель перенес столицу в Константинополь, позже ставший духовным и политическим центром Византийской империи.
В 326 году Константин велел казнить собственного сына Флавия Юлия Криспа вместе с племянником Лицинианом. Причины такого решения называются разные, наиболее популярна версия о том, что Крисп был казнен по навету Фаусты - второй жены Константина, обвинившей его в попытке изнасилования. Обвинение было ложным – она избавилась от главного наследника, чтобы расчистить дорогу к трону своим сыновьям.
Через месяц Константин раскрыл обман и велел запереть ее в бане, где она задохнулась (по другой версии, разгневанный муж столкнул ее в горячую воду). Позже он предал имя Фаусты проклятию памяти (запретил любые посмертные упоминания о ней), и его наследники оставили это распоряжение в силе.
По легенде, именно моральные терзания после гибели близких привели Константина к христианской вере. Впрочем, есть факты, указывающие на то, что к моменту смерти жены и сына он уже 10 лет исповедовал эту веру и его крещение было давно обдуманным решением.
В 336 году император почувствовал недомогание и, опасаясь внезапной кончины, принялся приводить свои дела в порядок. Он удачно завершил войну против готских и сарматских племен и распорядился, чтобы после его смерти империю поделили между тремя сыновьями: Констанцию достались Азия и Египет, Константу – Африка, Италия и Паннония, а Константину II – Британия, Испания и Галлия.
Почувствовав приближение смерти, велел перевезти себя в Никомедию и там на смертном одре принял крещение. Мечтой императора было окреститься в водах Иордана, но он уже не смог туда добраться. Какая именно болезнь стала причиной смерти, неизвестно, но сохранились упоминания, что к старости он склонился к арианскому течению христианства, а обряд крещения был проведен отцом Сильвестром.