Сочинители церковных историй заполнили страницы своих книг восхвалениями в честь Константина, но языческие историки отмечали, что в последние годы правления императора стали проявляться несвойственные ему ранее нетерпимость, деспотизм и жестокость. По словам Евтропия, благоприяный исход всех его начинаний сильно повредил душе Константина: он начал преследовать своих родственников и друзей, карая и казня их без видимой причины. Таким образом, если в начальный период своего правления он мог быть уподоблен лучшим правителям, то в последующем – скорее посредственным. Безграничное честолюбие всегда было одной из главных его страстей. Добившись наконец своей заветной цели и став владыкой мира, Константин окружил себя азиатской пышностью и опозорил свою старость безумным и неслыханным мотовством. Он одевался и вел себя как восточный деспот: носил крашеные фальшивые волосы, длинные пестрые шелковые одеяния, украшал себя множеством драгоценных камней, ожерелий и браслетов. Если прежде Константин не терпел клеветников и доносчиков, то теперь стал настолько подозрительным, что в особом эдикте поощрил их обещанием наград и отличий.
В 326 году его старший сын Крисп был изгнан в Полу и там предан смертной казни по обвинению, выдвинутому против него Фаустой. Вскоре после этого Константин вроде бы убедился в его невиновности и приказал казнить Фаусту. Истинный характер обстоятельств этого дела остается тайной. Вот что по этому поводу говорят древние историки: «Старший сын Крисп, отмеченный многими достоинствами и очень популярный в народе, вскоре стал вызывать в императоре чувство опасения, которое переросло в тайную ненависть. Константин велел схватить Криспа и после скорого суда казнить. Сразу вслед за тем он приказал умертвить и племянника Лициния. Многие приписывали гибель Криспа коварству его мачехи Фаусты, которая будто бы обвинила пасынка в покушении на ее честь и целомудрие. Неизвестно, раскаялся ли позже Константин в своем проступке или же раскрыл козни жены, но он покарал ее так же сурово, как и сына: по одной версии, императрица задохнулась в бане, специально растопленной до такой степени, что в ней невозможно было дышать, а по другой – Константин сам столкнул ее в ванну с кипятком». Филосторгий, впрочем, отмечает, что император расправился с женой после того, как обнаружил ее прелюбодеяние с одним из всадников. В 332 году Константина попросили оказать помощь сарматам в борьбе против готов, над которыми его сын и одержал крупную победу. Спустя два года, когда 300 тысяч сарматов расселились на территории Империи, на Дунае снова вспыхнула война. В 335 году восстание на Кипре дало Константину предлог для казни молодого Лициния. В том же году он разделил империю между тремя сыновьями (Константином, Констанцием и Константом) и двумя племянниками (Далмацием и Аннибалианом). Последний получил вассальное царство Понт и, в пику персидским правителям, титул царя царей, тогда как другие правили как цезари в своих провинциях. При этом Константин остался верховным правителем. В 337 году Шапур (Сапор) II, персидский царь, заявил свои претензии на провинции, завоеванные Диоклетианом. Вспыхнула война. Константин готов был лично возглавить свою армию, но заболел и после безуспешного лечения ваннами скончался в Анкироне, пригороде Никомедии, 22 мая, незадолго до кончины приняв христианское крещение из рук Евсевия: «… почувствовав себя хуже, он велел перевезти себя в Никомедию и здесь на смертном одре крестился. Перед смертью, собрав епископов, он признался, что мечтал принять крещение в водах Иордана, но по воле Божьей принимает его здесь». Он был похоронен в церкви Апостолов в Константинополе.
По словам историка Гиббона, влияние этого императора как на свое, так и на последующее время было огромно и многогранно. Он начал проводить новую политику, построил новую столицу и поддержал новую религию. Он вновь поднял величие римского имени и внушил страх соседям. Современники называли его восстановителем государства, а многие даже считали, что он, вслед за Ромулом, основал его во второй раз.