Etter at Valentinian ble keiser gjorde han sin bror Valens til sin medkeiser, og ga ham kontroll over de østlige provinsene mens han selv styrte vestlige delen av riket. I løpet av sitt styre drev Valentinian med hell krig mot germanske stammer som alamannerne og quadere, og mot folket sarmatere nord for Partia. Mest kjent var hans seier over alamannerne i 367 i slaget ved Solicinium. Hans dyktige general Theodosius slo ned et opprør i Afrika og bekjempet , «barbarenes konspirasjon», et koordinert angrep mot romerske Britannia ved piktere, skottere, og saksere. Valentinian var også den siste keiseren som drev krigføring over elvene Rhinen og Donau. Han gjenoppbygget og forbedret festningene langs grensene – og bygde faktisk også festningsverker på fiendens område. På grunn av den suksess hans styre hadde og den bortimot umiddelbare nedgang Romerriket fikk etter hans død, er han ofte betraktet som «den siste store vestlige keiser». Han grunnla det valentinianske dynasti med sine sønner Gratianus og Valentinian II som etterfulgte ham i den vestlige delen av riket.