В начале своего правления Константин, как и все предыдущие императоры, был язычником. В 310 году после посещения священной рощи Аполлона, ему было видение бога солнца. Однако уже через 2 года во время войны с Максенцием, по словам Константина, к нему во сне явился Христос, который повелел начертать на щитах и знамёнах своего войска греческие буквы ΧΡ, а на следующий день Константин увидел в небе видение креста и услышал голос, говорящий: «Сим победиши!». После победы над Лицинием в 313 году Константин настоял на принятии им свободы вероисповедания (см. Миланский эдикт). При Константине христианство стало обретать статус государственной религии: эдиктом 313 года на имя Анулина, проконсула Африки, он освободил от податей и повинностей «клириков католической церкви, в которой предстоятельствует Цецилиан», в том же 313 году он созвал собор в Риме под председательством папы Мельхиадa, чтобы решить спор донатистов карфагенского епископа Цецилиана. На соборе было принято решение против донатистов, которые апеллировали к Константину; в результате по его указу епископы-донатисты были приговорены к изгнанию, их церкви — конфискованы.
Эдикт 313 года об освобождении от податей церкви Цецилиана был продолжен законом 319 года, которым он освободил церкви и клир от налогов и общественных повинностей. Законом 321 года утвердил за церквями право приобретать недвижимое имущество и владеть им. По всей империи возводились христианские храмы, подчас для их возведения разбирались храмы языческие, ряд известных языческих храмов был разрушен по велению Константина.
Предоставляя христианству особый статус и поддерживая церковь, Константин активно вмешивался в церковные дела, добиваясь единства кафолической (от греч. καθολικὴ — всеобщей) церкви как условия единства империи и выступая арбитром в межцерковных спорах. Когда между александрийскими священником Арием и епископом Александром разгорелся тринитарный спор, грозивший церковным расколом, Константин созвал Никейский Собор 325 года, на котором он поддержал сторонников Александра против ариан. На этом же соборе Константин заявил епископам «Вы — епископы внутренних дел церкви, я — поставленный от Бога епископ внешних дел» (греч. των εϊσω της εκκλησίας и των εκτός). На соборе арианство было осуждено, указами Константина Арий и ряд арианских епископов были сосланы.
Примерно, в 332 году Константин издаёт эдикт о разрушении языческих храмов.
Константин принял крещение перед смертью от арианского епископа Евсевия Никомедийского, при этом он сам уклонился в арианское учение; благодаря уклонению в арианство Константина возникли расхищения храмов и начались церковные раздоры.
