I 350 ble Konstans myrdet av agenter sendt av tronraneren Magnentius, en kommandant i Gallia som ble utropt til keiser av sine soldater. Konstantius II, en eldre bror av Konstans, og keiser i øst, gikk øyeblikkelig mot Magnentius med en stor hær. Det påfølgende året møttes de to keiserne i Pannonia. I det påfølgende slaget ved Mursa Major resulterte i en kostbar seier for Konstantius. To år senere beseiret han Magnentius på nytt i sørlige Gallia i slaget ved Mons Seleucus. Magnentius, som innså det hensiktsløse i å fortsette opprøret, begikk selvmord i august det samme året, noe som effektivt gjorde Konstantius til enehersker over hele riket. Det er på rundt denne tiden at Konstantius konfiskerte Gratianus' eiendom, antagelig for å ha vist gjestfrihet overfor Magnentius da denne var i Pannonia. Til tross for sin fars tap av gunst, synes det ikke som om Valentinian har blitt merkbart merket av dette, noe som gjør det usannsynlig at han hadde kjempet for Magnentius. Det er kjent at Valentinian var i regionen i løpet av konflikten, men hvilken engasjement han hadde i krigen, om enn noen, er ukjent.