En el año 324 Constantino I el Grande, el emperador que fundaría la ciudad de Constantinopla, vence al coemperador romano Licinio (Flavio Valerio Licinio Liciniano 250-325), transformándose en el hombre más poderoso del Imperio Romano.En ese contexto decidió convertir a la ciudad de Zoni en la capital del Imperio, comenzando los trabajos para embellecer, recrear y proteger la ciudad. Para ello utilizó más de cuarenta mil trabajadores, la mayoría esclavos godos. Estratégicamente situada entre el Cuerno de Oro y el mar de Mármara, en el punto donde se unen Europa y Asia,

Dibujo de Constantinopla.
Después de seis años de trabajos, hacia el 11 de mayo de 330, y aún sin finalizar las obras (se terminaron en el 336) Constantino inauguró la ciudad mediante los ritos tradicionales, que duraron 40 días. La ciudad entonces contaba con unos 30.000 habitantes. Un siglo más tarde alcanzó medio millón, siendo la ciudad más grande del mundo; algunos autores, en determinados momentos de su historia, llegan a atribuirle hasta un millón.
Renombrada como Nea Roma Constantinopolis (Nueva Roma de Constantino), aunque popularmente se le denominaba Constantinopolis (en griego Κωνσταντινούπολη), fue reconstruida a semejanza de Roma, con catorce regiones, foro, capitolio y senado, y su territorio sería considerado suelo itálico (libre de impuestos). Al igual que la capital itálica, tenía siete colinas.
Constantino no destruyó los templos existentes, ya que no persiguió a los paganos, es más, construyó nuevos templos para paganos y cristianos, especialmente influido por estos últimos. Tal es así que durante su gobierno se abolió la crucifixión, las luchas entre gladiadores, se reguló el divorcio, dándose mayor protección legal a la mujer y se mantuvo una mayor austeridad sexual[cita requerida], según las costumbres que después se convertirían en cristianas. Además construyó iglesias como la de Santa Sofía y Santa Irene y la iglesia-mausoleo, donde fue enterrado el emperador. Constantino jamás se declaró religioso, sólo lo llegó a ser en el lecho de muerte, siendo bautizado por el arriano Eusebio de Nicomedia.
Nueva Roma fue embellecida a costa de otras ciudades del Imperio, cuyas mejores obras fueron saqueadas y trasladadas a la nueva capital. En el foro se colocó una columna donde se emplazó una estatua de Apolo a la que Constantino hizo quitar la cabeza para colocar una réplica de la suya. Se trasladaron mosaicos, esculturas, columnas, obeliscos, desde Alejandría, Éfeso y sobre todo desde Atenas. Constantino no reparó en gastos, pues quería levantar una capital universal.
La ciudad contaba con un hipódromo, construido en tiempos de Septimio Severo (año 203), que podía albergar más de 50.000 personas y era la sede de las fiestas populares y de los homenajes a los generales victoriosos del Imperio. Sus tribunas también fueron testigo de tribunales donde se dirimían los casos más relevantes. Hoy en día, el hipódromo sólo es una plaza del centro de la ciudad (Estambul), donde se conservan los dos obeliscos que se encontraban en el eje de la pista, uno de ellos perteneciente al faraón egipcio Tutmosis III.
También se dio gran importancia a la cultura. Constantino creó la primera universidad del mundo al fundar, en el 340, la Universidad de Constantinopla, aunque luego fuera reformada por el emperador Teodosio II en 425. En ella se enseñaba Gramática, Retórica, Derecho, Filosofía, Matemática, Astronomía y Medicina. La universidad constaba de grandes salones de conferencias, donde enseñaban sus 31 profesores.
Al morir Constantino, la fragmentación del Imperio Romano era un hecho. Sin embargo, esto no se produciría hasta la muerte de uno de sus sucesores: Teodosio, quien en el año 395 dividió en dos el Imperio y cedió el mando de la parte occidental, con sede en Milán, a su hijo Honorio; y la parte oriental, con sede en Constantinopla, a su otro hijo, Arcadio, dando comienzo al Imperio Bizantino que, a diferencia de la parte occidental cuya decadencia fue cada vez mayor, se mantuvo pujante hasta el año 1453. A Teodosio se debe el foro de su nombre en la antigua Constantinopla.
En época del emperador Justiniano (527-565) se construyó el templo de Santa Sofía, donde sus arquitectos tuvieron que idear una cúpula para cubrir el amplio edificio de planta rectangular. Tan complejo fue el trabajo que la primera cúpula se derrumbó; la segunda es la que hoy se puede ver en el edificio. Justiniano también construyó la iglesia de los santos Sergio y Baco, entre los años 527 y 536 después de Cristo.
Durante el gobierno del emperador Heraclio (610-641) se creó la Academia Patriarcal de Teología, que luego fuera organizada también como universidad.