Лициний, сбитый с толку такой активность войск противника и боясь окружения, принял решение покинуть свои выгодные позиции, чтобы сразиться на равнине. Его войска отступили к лагерю у Адрианополя. Битва началась, когда Солнце уже пересекло зенит. Несмотря на ранение, Константин лично возглавил атаку своих ветеранов. Воины, вдохновлённые его примером, последовали за своим командующим и, неся над головами лабарумы с именем Христа, были неудержимы. Беспорядочная масса набранных Лицинием молодых рекрутов была без большого труда разбита опытными ветеранами. На поле перед Адрианополем осталось лежать более тридцати тысяч воинов Лициния. Укреплённый лагерь Лициния был взят приступом вечером того дня, когда происходила битва, несколько тысяч воинов покинула своего беспомощного командующего. Большая часть беглецов, укрывшихся в горах, сдалась на следующий день Константину, а его соперник, уже не имевший возможности продолжать сражение, заперся в стенах Византия. Император Константин, желая сохранить жизни преданных ему ветеранов не пошёл на штурм, он начал осаду крепости Византий. Вокруг стен крепости был построен высокий вал, на нём установлены метательные машины, которые и день и ночь забрасывали защитников крепости камнями и подожжёнными большими стрелами.
Константин сидел в палатке командующего, изучая последние разведданные. Из них следовало, что флот Лициния состоял из трёхсот пятидесяти трёх весельных галер. Это было для него неожиданно. С таким флотом Лициний мог бесконечно долго обороняться в крепости Византий. А вот его войскам пришлось бы худо без подвоза продовольствия. Планируя военную компанию против Лициния, Константин прекрасно понимал, что для полной победы над ним ему потребуется флот, хотя бы для того, чтобы переправить через Босфор свои войска в Азию, ведь война с взятием Византия не закончилась бы. Но теперь ситуация несколько поменялась. Наличие военного флота в сражении за Византий было ключом к победе. Именно поэтому он отправил и Криспа в Грецию. С тех пор как Италия перестала быть местопребыванием императоров, верфи в Мизене и Равенне стали приходить в упадок, а так как мореплавание и знание морского дела поддерживались в империи не столько войнами, сколько торговлей, то весьма естественно, что они процветали преимущественно в промышленных провинциях Египта и Азии. Можно было только удивляться тому, что Лициний не воспользовался превосходством своих морских сил для того, чтобы перенести войну в самый центр его владений. Отложив в сторону бумаги, Константин вышел из палатки. Воины суетились возле метательных машин, с определённой периодичностью, обстреливая Византий. По подсчётам императора Крисп с флотом должен был появиться только через неделю и в любом случае у него будет гораздо меньше кораблей, чем у Лициния. Император подозвал к себе одного из своих легатов и приказал начать разрушение стен крепости с помощью таранов.
Вернувшись в палатку, Константин стал читать письмо из Рима от епископа Сильвестра. Он сообщал, что в Египте александрийский пресвитер Арий выступил против утвердившегося учения о том, что Христос равен Богу-Отцу. Он утверждал, что Христос не «единосущен», а «подобносущен» Богу-Отцу, что он существовал не извечно и является не Богом, а посредником между Богом и людьми. В возникшем остром религиозном споре главным противником Ария и сторонником ортодоксальной христианской идеи был александрийский священник Афанасий. Арианство уже получило распространение в империи, так как фактически было попыткой компромисса между христианской и античной идеологией сторонников Платона с их учением о промежуточном существе, осуществляющем связь между Богом и людьми. Это была одна из попыток осмыслить христианство с точки зрения образованного античного язычника. Константин задумался. Поддержав христианскую церковь, он был противником любых раздоров в её среде, потому что полемика на его взгляд, ослабляла церковную организацию. Слабо разбираясь в церковном учении из-за нехватки времени, он решил отстаивать традиционную точку зрения о полном равенстве Христа и Бога-Отца.
Немного подумав, Константин написал ответ епископу, где осудил арианство и предложил собрать всех епископов на собор с его участием, о месте и времени проведении которого, можно будет договориться после окончания войны с безбожником Лицинием. Отправив письмо, Константин стал молиться у себя в палатке. Во время молитвы к нему зашёл один из его офицеров и сообщил, что по рассказам греческих торговцев Крисп со своим флотом будет под стенами Византия через три-четыре дня. Константин перекрестился и со словами: «Слава Богу!» встал и снова подошёл к своему столу.