A Diocleciano ou Grande Perseguição foi a última e mais severa perseguição aos cristãos no Império Romano. Em 303, os imperadores Diocleciano, Maximiano, Galério e Constâncio emitiram uma série de decretos rescindindo os direitos legais dos cristãos e exigindo que eles obedecessem às práticas religiosas tradicionais. Editais posteriores visavam o clero e exigiam sacrifício universal, ordenando que todos os habitantes sacrificassem aos deuses. A perseguição variou em intensidade em todo o império - mais fraca na Gália e na Grã-Bretanha, onde apenas o primeiro édito foi aplicado, e mais forte nas províncias orientais. As leis persecutórias foram anuladas por diferentes imperadores (Galério com o Édito de Sérdica em 311) em momentos diferentes, mas o Édito de Milão de Constantino e Licínio (313) tradicionalmente marcou o fim da perseguição.

Os cristãos estavam sujeitos a discriminação local intermitente no império, mas os imperadores anteriores a Diocleciano estavam relutantes em emitir leis gerais contra o grupo religioso. Na década de 250, sob os reinados de Décio e Valeriano, súditos romanos, incluindo cristãos, foram obrigados a sacrificar a deuses romanos ou enfrentar prisão e execução, mas não há evidências de que esses decretos fossem especificamente destinados a atacar o cristianismo. Após a ascensão de Galiano em 260, essas leis foram suspensas. A assunção do poder por Diocleciano em 284 não marcou uma reversão imediata da desatenção imperial ao cristianismo, mas anunciou uma mudança gradual nas atitudes oficiais em relação às minorias religiosas. Nos primeiros quinze anos de seu governo, Diocleciano purgou o exército de cristãos, condenou maniqueus à morte e cercou-se de oponentes públicos do cristianismo. A preferência de Diocleciano por um governo ativista, combinada com sua auto-imagem como restaurador da glória romana do passado, prenunciava a perseguição mais difundida na história romana. No inverno de 302, Galério instou Diocleciano a iniciar uma perseguição geral aos cristãos. Diocleciano estava cauteloso e pediu orientação ao oráculo de Apolo em Didyma. A resposta do oráculo foi lida como um endosso da posição de Galério, e uma perseguição geral foi convocada em 23 de fevereiro de 303.

As políticas persecutórias variaram em intensidade em todo o império. Enquanto Galério e Diocleciano eram perseguidores ávidos, Constâncio não estava entusiasmado. Editais persecutórios posteriores, incluindo os apelos ao sacrifício universal, não foram aplicados em seu domínio. Seu filho, Constantino, ao assumir o cargo imperial em 306, restaurou os cristãos à plena igualdade legal e devolveu a propriedade que havia sido confiscada durante a perseguição. Na Itália, em 306, o usurpador Maxêncio derrubou o sucessor de Maximiano, Severo, prometendo total tolerância religiosa. Galério encerrou a perseguição no Oriente em 311, mas foi retomada no Egito, Palestina e Ásia Menor por seu sucessor, Maximino. Constantino e Licínio, sucessor de Severo, assinaram o Edito de Milão em 313, que oferecia uma aceitação mais abrangente do cristianismo do que o edito de Galério havia fornecido. Licínio derrubou Maximino em 313, pondo fim à perseguição no Oriente.

A perseguição não impediu a ascensão da Igreja. Em 324, Constantino era o único governante do império, e o cristianismo tornou-se sua religião favorita. Embora a perseguição tenha resultado em morte, tortura, prisão ou deslocamento para muitos cristãos, a maioria dos cristãos do império evitou a punição. A perseguição, no entanto, fez com que muitas igrejas se dividissem entre aqueles que obedeceram à autoridade imperial (os traditores) e aqueles que permaneceram "puros". Certos cismas, como os dos donatistas no norte da África e os melitianos no Egito, persistiram muito depois das perseguições. Os donatistas só se reconciliariam com a Igreja depois de 411. Alguns historiadores consideram que, nos séculos que se seguiram à era persecutória, os cristãos criaram um "culto dos mártires" e exageraram a barbárie das perseguições. Outros historiadores usando textos e evidências arqueológicas do período afirmam que essa posição está errada. Relatos cristãos foram criticados durante o Iluminismo e depois, principalmente por Edward Gibbon. Isso pode ser atribuído ao teor político anticlerical e secular daquele período. Historiadores modernos, como G. E. M. de Ste. Croix, tentaram determinar se as fontes cristãs exageraram o alcance da perseguição de Diocleciano, mas as divergências continuam.