L'empereur romain Dioclétien ordonne la destruction de l'église chrétienne de Nicomédie, commençant huit ans de persécution dioclétienne.

La persécution de Dioclétien ou Grande Persécution fut la dernière et la plus sévère persécution des chrétiens dans l'Empire romain. En 303, les empereurs Dioclétien, Maximien, Galère et Constance ont publié une série d'édits annulant les droits légaux des chrétiens et exigeant qu'ils se conforment aux pratiques religieuses traditionnelles. Des édits ultérieurs ciblaient le clergé et exigeaient le sacrifice universel, ordonnant à tous les habitants de sacrifier aux dieux. La persécution variait en intensité à travers l'empire, la plus faible en Gaule et en Grande-Bretagne, où seul le premier édit fut appliqué, et la plus forte dans les provinces de l'Est. Les lois de persécution ont été annulées par différents empereurs (Galère avec l'édit de Serdica en 311) à différents moments, mais l'édit de Milan de Constantin et Licinius (313) a traditionnellement marqué la fin de la persécution.

Les chrétiens avaient été soumis à une discrimination locale intermittente dans l'empire, mais les empereurs avant Dioclétien étaient réticents à promulguer des lois générales contre le groupe religieux. Dans les années 250, sous les règnes de Decius et Valerian, les sujets romains, y compris les chrétiens, ont été contraints de sacrifier aux dieux romains ou d'être emprisonnés et exécutés, mais rien ne prouve que ces édits visaient spécifiquement à attaquer le christianisme. Après l'avènement de Gallien en 260, ces lois sont tombées en désuétude. L'arrivée au pouvoir de Dioclétien en 284 n'a pas marqué un renversement immédiat de l'inattention impériale envers le christianisme, mais elle a annoncé un changement progressif des attitudes officielles envers les minorités religieuses. Au cours des quinze premières années de son règne, Dioclétien purgea l'armée des chrétiens, condamna les manichéens à mort et s'entoura d'opposants publics au christianisme. La préférence de Dioclétien pour un gouvernement militant, combinée à son image de soi en tant que restaurateur de la gloire romaine passée, laissait présager la persécution la plus répandue de l'histoire romaine. Au cours de l'hiver 302, Galère a exhorté Dioclétien à commencer une persécution générale des chrétiens. Dioclétien était méfiant et demanda conseil à l'oracle d'Apollon à Didyme. La réponse de l'oracle a été lue comme une approbation de la position de Galère, et une persécution générale a été appelée le 23 février 303.

Les politiques de persécution variaient en intensité à travers l'empire. Alors que Galère et Dioclétien étaient des persécuteurs avides, Constance était peu enthousiaste. Les édits persécuteurs ultérieurs, y compris les appels au sacrifice universel, n'ont pas été appliqués dans son domaine. Son fils, Constantin, en prenant la fonction impériale en 306, a restauré les chrétiens à la pleine égalité juridique et a rendu les biens qui avaient été confisqués pendant la persécution. En Italie en 306, l'usurpateur Maxence a évincé le successeur de Maximien Sévère, promettant une tolérance religieuse totale. Galère a mis fin à la persécution en Orient en 311, mais elle a été reprise en Égypte, en Palestine et en Asie Mineure par son successeur, Maximinus. Constantin et Licinius, le successeur de Sévère, ont signé l' édit de Milan en 313, qui offrait une acceptation plus complète du christianisme que l'édit de Galère ne l'avait prévu. Licinius a évincé Maximinus en 313, mettant fin à la persécution en Orient.

La persécution n'a pas réussi à freiner la montée de l'Église. En 324, Constantin était le seul dirigeant de l'empire et le christianisme était devenu sa religion préférée. Bien que la persécution ait entraîné la mort, la torture, l'emprisonnement ou la dislocation de nombreux chrétiens, la majorité des chrétiens de l'empire ont évité la punition. La persécution a cependant provoqué la scission de nombreuses églises entre celles qui s'étaient conformées à l'autorité impériale (les traditores) et celles qui étaient restées «pures». Certains schismes, comme ceux des donatistes en Afrique du Nord et des mélitiens en Égypte, persistèrent longtemps après les persécutions. Les donatistes ne se réconcilieront avec l'Église qu'après 411. Certains historiens considèrent que, dans les siècles qui suivirent l'ère persécutrice, les chrétiens créèrent un "culte des martyrs", et exagérèrent la barbarie des persécutions. D'autres historiens utilisant des textes et des preuves archéologiques de l'époque affirment que cette position est erronée. Les récits chrétiens ont été critiqués pendant les Lumières et après, notamment par Edward Gibbon. Cela peut être attribué à la teneur politique anticléricale et laïque de cette période. Les historiens modernes, tels que G. E. M. de Ste. Croix, ont tenté de déterminer si des sources chrétiennes ont exagéré la portée de la persécution de Dioclétien, mais les désaccords persistent.

L'empereur romain était le souverain de l'Empire romain pendant la période impériale (à commencer par l'octroi du titre d'auguste à Octave en 27 avant JC). Les empereurs ont utilisé une variété de titres différents à travers l'histoire. Souvent, lorsqu'un Romain donné est décrit comme devenant "empereur" en anglais, cela reflète sa prise du titre augustus (et plus tard basileus). Un autre titre souvent utilisé était césar, utilisé pour les héritiers apparents, et imperator, à l'origine un titre honorifique militaire. Les premiers empereurs utilisaient également le titre de princeps civitatis («premier citoyen»). Les empereurs accumulaient fréquemment des titres républicains, notamment princeps senatus, consul et pontifex maximus.

La légitimité du règne d'un empereur dépendait de son contrôle de l'armée et de sa reconnaissance par le Sénat; un empereur serait normalement proclamé par ses troupes, ou investi de titres impériaux par le Sénat, ou les deux. Les premiers empereurs régnaient seuls ; les empereurs ultérieurs régnaient parfois avec des co-empereurs et partageaient l'administration de l'empire entre eux.

Les Romains considéraient la fonction d'empereur comme distincte de celle de roi. Le premier empereur, Auguste, refusa résolument d'être reconnu comme monarque. Pendant les trois cents premières années des empereurs romains, d'Auguste à Dioclétien, des efforts ont été faits pour présenter les empereurs comme des dirigeants de la république, craignant toute association avec les rois de Rome avant la République.

De Dioclétien, dont les réformes tétrarchiques ont également divisé la position en un empereur à l'Ouest et un à l'Est, jusqu'à la fin de l'Empire, les empereurs ont régné dans un style ouvertement monarchique et n'ont pas conservé le principe nominal d'une république, mais le contraste avec des « rois » a été maintenu : bien que la succession impériale soit généralement héréditaire, elle n'était héréditaire que s'il y avait un candidat convenable acceptable pour l'armée et la bureaucratie, de sorte que le principe de l'héritage automatique n'a pas été adopté. Des éléments du cadre institutionnel républicain (sénat, consuls et magistrats) ont été préservés même après la fin de l'Empire d'Occident.

Le règne de Constantin le Grand a vu le déplacement du Caput Mundi de Rome à Constantinople, anciennement connue sous le nom de Byzance, en 330 après JC. L'Empire romain d'Occident s'est effondré à la fin du Ve siècle après de multiples invasions du territoire impérial par des tribus barbares germaniques. Romulus Augustulus est souvent considéré comme le dernier empereur d'Occident, jusqu'à son abdication forcée en 476, bien que Julius Nepos ait maintenu une revendication reconnue par l'Empire d'Orient sur le titre jusqu'à sa mort en 480. Après la mort de Nepos, l'empereur d'Orient Zénon a aboli la division du poste et s'est proclamé seul empereur d'un empire romain réunifié. Les empereurs orientaux suivants au pouvoir depuis Constantinople ont continué à se faire appeler « empereur des Romains » (plus tard βασιλεύς Ῥωμαίων en grec), mais sont souvent désignés dans l'érudition moderne comme des empereurs byzantins. Constantin XI Palaiologos était le dernier empereur romain à Constantinople, mourant lors de la chute de Constantinople dans l'Empire ottoman en 1453.

Les empereurs «byzantins» d'Héraclius en 629 et au-delà adoptèrent le titre monarchique de basileus (βασιλεύς), qui devint un titre réservé uniquement à l'empereur romain et au dirigeant de l'empire sassanide. D'autres dirigeants étaient alors appelés rēgas. En plus de leur fonction pontificale, certains empereurs recevaient le statut divin après leur mort. Avec l'hégémonie éventuelle du christianisme, l'empereur en est venu à être considéré comme le dirigeant choisi par Dieu, ainsi qu'un protecteur spécial et un chef de l'Église chrétienne sur Terre, bien qu'en pratique l'autorité d'un empereur sur les questions de l'Église était sujette à contestation.

En raison de la rupture culturelle de la conquête turque, la plupart des historiens occidentaux traitent Constantin XI comme le dernier prétendant significatif au titre d'empereur romain. À partir de 1453, l'un des titres utilisés par les sultans ottomans était "César de Rome" ( turc : Kayser-i Rum ), une partie de leurs titres jusqu'à la fin de l'Empire ottoman en 1922. Un groupe byzantin d'empereurs romains demandeurs existait dans l'Empire de Trébizonde jusqu'à sa conquête par les Ottomans en 1461, bien qu'ils aient utilisé un titre modifié depuis 1282.

Les empereurs orientaux de Constantinople avaient été reconnus et acceptés comme empereurs romains à la fois en Orient, qu'ils gouvernaient, et par la papauté et les royaumes germaniques d'Occident jusqu'à la déposition de Constantin VI et l'accession d'Irène d'Athènes comme impératrice régnante en 797. à une femme dirigeant l'Empire romain à part entière et des problèmes avec le clergé oriental, la papauté créerait alors une lignée rivale d'empereurs romains en Europe occidentale, les empereurs romains saints, qui ont gouverné le Saint Empire romain pendant la majeure partie de la période entre 800 et 1806. Ces empereurs n'ont jamais été reconnus comme empereurs romains par la cour de Constantinople et leurs couronnements ont entraîné le problème médiéval de deux empereurs.