После того как Максенций захватил власть в Риме и к нему прибыл его отец Максимиан Геркулий, Константин охотно пошел на соглашение с ними. В 307 году Максимиан Геркулий предоставил ему титул августа и выдал за него замуж свою дочь Фаусту.
Во вспыхнувшей затем борьбе за власть над всей Империей между Галери-ем и вернувшимся к управлению государством Максимианом и его сыном Максенцием Константин проявил завидную осторожность, выжидая истощения сил воюющих сторон, постепенно наращивая свои силы и политическое влияние. После смерти Галерия в 311 году, когда старшим августом стал Ли-циний Лициниан, Константин заключил с ним союз, направленный против Максенция, управляющего центральной областью Империи — Италией и африканскими провинциями.
Правление Максенция выродилось в откровенную тиранию. Константин не остался глух к тайным предложениям, которые стали поступать к нему от угнетенных римлян.
Выждав удобный момент, он ввел свои галльские войска в Италию. Решающее сражение с Максенцием произошло под Римом у местечка Красные Скалы в 312 году.
Христианская легенда передает, что в решающий момент битвы над легионным значком, под которым сражался Константин, появился христианский крест с надписью «Сим победишь». Войско Максенция было разбито, а сам он утонул в Тибре.
Константин стал повелителем западной половины Империи, а его союзник Лициний, разгромив своих соперников на Востоке, стал августом ее восточной половины. После разгрома и гибели Максенция 28 октября 312 года Константин как победитель вступил в Рим и постарался проявить великодушие: он ограничился тем, что приказал убить только двоих сыновей свергнутого тирана. А когда некоторые римляне потребовали казни всех приверженцев Максенция и доносчики уже стали развивать активность, Константин решительно пресек их деятельность, объявив всеобщую амнистию.
Такое поведение Константина повергло римлян в изумление и привлекло к нему их сердца. Победитель посетил сенат и заявил, что намерен вернуть ему его былое величие и значение. За это растроганный сенат провозгласил Константина главным августом Римской империи (двумя другими августами в это время были Лициний и Максимин Даза).
В честь победы Константина над Максенцием в Риме воздвигли пышную триумфальную арку, которая и сейчас стоит недалеко от Колизея; на ней написано: «Императору Цезарю Флавию Константину Величайшему, Благочестивому, Счастливому Августу сенат и народ римский посвятили замечательную арку в честь его триумфа за то, что он со своим войском по внушению свыше и благодаря величию своего ума с помощью праведного оружия освободил государство одновременно и от тирана и от всей его клики».