Между тем Констанций, терпя поражение от персов, приказал Юлиану отослать к нему часть войска. Солдаты, в большинстве местные уроженцы из провинциалов и «варваров», отказались покидать родину и семьи и, подняв мятеж, провозгласили августом Юлиана. Западные провинции признали его без сопротивления. Готовясь к неизбежной войне с Констанцием, Юлиан рассылал письма городским куриям, принимал делегации городов, обещая им помощь и удовлетворяя их просьбы. Столкновение с Констанцием было предотвращено смертью последнего, и Юлиан стал правителем всей империи (361—363 гг.).
Прибыв на Восток, Юлиан открыто заявил о своём разрыве с христианством, лишил клир всех привилегий и приказал восстановить языческие храмы и языческий культ. Стремясь привлечь на свою сторону бедноту, он организовывал больницы и убежища для нищих, проводил большие раздачи, старался дать стройную организацию языческому жречеству. Рассчитывая, что внутренние распри ослабят христиан, он вернул из ссылки «еретиков» всех толков и устроил собор представителей всех учений и сект, наслаждаясь их взаимной грызнёй. Прямому преследованию христиане при Юлиане не подвергались, но он удалил их с высших должностей и запретил им преподавание в школах. Превосходно зная священное писание, он выступал с его опровержением. Антихристианская политика Юлиана сочеталась с попыткой воскресить городские курии. Он приказал разыскивать и возвращать в курии всех незаконно пользовавшихся привилегиями или скрывавшихся куриалов, возвращал городам их земли, оказывал им щедрую помощь, сократил придворную челядь, чтобы уменьшить тяжесть шедших на её содержание налогов.
Медная монета Юлиана Отступника.
Однако мероприятия Юлиана не встретили широкой поддержки, так как не только христиане, высшие чиновники и придворные, но и богатые куриалы были ими недовольны. Среди богачей Антиохии вызвал негодование закон о максимальной цене на муку. Чтобы поддержать этот закон, Юлиан приказал на свой счёт привезти дешёвое зерно из Египта, но богатые купцы раскупили и спрятали его, что повело к голоду и волнениям плебса. Не удалось возродить и не имевший уже реальной базы языческий культ во всём его былом великолепии. Недолгое правление Юлиана закончилось большим походом против Персии. Военные операции вначале протекали довольно успешно, так как Юлиан в армии был очень популярен за борьбу со злоупотреблениями командиров. Но заведя своё войско далеко вглубь пустынной вражеской территории, Юлиан погиб в бою.
Преемник Юлиана Иовиан (363—364) должен был отдать персам пять областей Месопотамии, чтобы получить возможность вернуться в империю с остатками войска, сильно пострадавшего от жары, голода и жажды. Христиане ликовали по случаю гибели «отступника». Неудача Юлиана показала, что сословие куриалов и язычество окончательно отжили свой век. Она показала также всю невозможность возрождения римской военной мощи, к чему стремился Юлиан. После его смерти становится всё более очевидным, что империя уже не может обходиться без помощи «варваров» ни во внешних, ни в междоусобных войнах.