Alkukesästä 312 Konstantinus marssi Galliasta Italiaan noin 8 000 ratsumiehen ja 90 000 jalkaväkisotilaan voimin. 28. lokakuuta 312 Konstantinus kohtasi Maxentiuksen joukot Via Flaminian varrella Roomasta koilliseen. Eusebios mainitsee, että Konstantinus näki ennen taistelua taivaalla merkin, punaisen ristin, ja kuuli äänen: "Tässä merkissä olet voittava." Mulviuksen sillan taistelussa Konstantinuksen joukot kukistivat Maxentiuksen joukot täydellisesti. Maxentius oli itse kaatuneiden joukossa ja hänen päätänsä kannettiin keihään nokassa, kun Konstantinus valtasi Rooman. Kunnioittaakseen Konstantinusta Rooman senaatti rakennutti riemukaaren, joka on vieläkin nähtävänä Colosseumin lähettyvillä. Riemukaareen käytettiin vanhojen riemukaarten osia. Siihen kirjoitettiin, että Konstantinus oli voittanut "jumalaisen johdatuksen avulla". Kristinuskoon ei viitattu.