Den 17. september 1334 formaliserte Basileios alliansen med keiseren i Konstantinopel ved å gifte seg med keiser Andronikos III Palaiologos’ uekte datter Irene Palaiologina. Dette var tilsynelatende et arrangert ekteskap, og Basileios tok raskt en elskerinne, også hun med navnet Irene av Trapezunt. Med henne fikk han fire barn. Det er ikke slått fast om Basileios virkelig ble skilt fra Irene Palaiologina, men et brev fra patriark Johannes XIV av Konstantinopel til Gregor, metropolitt i Trapezunt kan tolkes som en reprimande til kirkens menn for feilaktig opptreden i denne saken. Sannsynligvis dreide det seg om at lokale kirkeledere hadde godtatt en skilsmisse, noe patriarken ikke ville godkjenne.