Constantin décédera à midi, un dimanche de la Pentecôte, le 22 mai 337. Son corps sera placé dans un cercueil d'or et drapé de pourpre pour son retour à Constantinople. Il sera exposé dans la grande salle du palais durant trois mois et demi, le temps de savoir lequel des jeunes Césars devait occuper le trône vacant. Durant cette période, les cérémonies de la Cour se dérouleront au nom de Constantin, comme s'il n'était pas mort.
L'évêque Eusèbe de Nicomédie écrira qu'au moment où la procession funèbre gagna l'église des Saints-Apôtres : "Il avait en fait choisi cet emplacement à la perspective de sa propre mort, prévoyant que son corps partagerait leur titre avec les Apôtres eux-mêmes. Il demanda donc que douze sarcophages soient élevés dans cette église, comme des piliers sacrés, en l'honneur et en mémoire du nombre des Apôtres, et au centre fut placé le sien, six des autres de chaque côté".
Cet évêque, qui révélera un prétendu complot à Constantin sur son lit de mort, parviendra à ses fins. Les demi-frères de Constantin, derniers représentants de la branche aînée de la dynastie impériale, seront exécutés à l'exception du futur empereur Julien l'Apostat et de son frère Gallus.
Crispus n'étant plus, il fallait désigner un successeur parmi les trois fils nés de l'union de Constantin avec Fausta : Constantin II (César en Gaule, Constance (César en Orient) et Constant (César en Italie). Le second, premier sur les lieux, présidera les funérailles.
Les trois fils de Constantin Ier se partageront l'Empire en 338. Constance II héritera de l'Asie et de l'Égypte, puis les Balkans. Constantin II et Constans se partageront la partie occidentale de l'Empire romain.
Ces deux derniers se brouilleront très rapidement. Constantin II sera assassiné par son frère Constans en avril 340.
| Cousin de Flavius Claudius Julianus (Julien II l'Apostat) Tué par Flavius Julius Constantius (Constance II) En relation avec Flavius Valerius Constantinus Licinianus (Licinius II)
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