Однако в последние годы правления Лициний стал преследовать христиан. Исследователи полагают, что причиной гонений была поддержка христиан со стороны Константина, в результате чего все христианские общины на Востоке Лициний и его советники постепенно начали воспринимать как неких агентов влияния врага. Около 320 г. Лициний издал два эдикта, существенно ограничивавшие права христиан. Первым объявлялся запрет епископам иметь контакты друг с другом без одобрения властей и созывать Соборы. Второй эдикт содержал запрет мужчинам и женщинам из числа христиан посещать литургии совместно, а также запрет незамужним женщинам общаться с епископами. Совершать литургии и проводить собрания христиан разрешалось только за пределами городов. Кроме того, изгонялись с военной службы офицеры, отказавшиеся участвовать в традиционных обрядах с принесением жертв богам Рима. После введения этих мер между христианами и римскими чиновниками начались конфликты; появились новые мученики, казнённые за отказ следовать предписаниям Лициния; было разрушено несколько храмов. Среди христиан, пострадавших в это время, исследователям наиболее известны Виталий Антиохийский, Севастийские мученики (в то же время политический смысл преследований остаётся для исследователей не вполне понятным). Исследователи полагают, что гонения были устроены лишь для того, чтобы спровоцировать нападение Константина и расправиться с ним. Свидетель событий Евсевий Памфил считал, что эдикты Лициния должны были послужить лишь подготовкой к полномасштабному гонению, но осуществить его Лицинию не позволило вмешательство Константина. Нараставшее напряжение между Лицинием и Константином проявилось уже в 321 г., когда оба императора назначили консулов отдельно для Запада и Востока империи, не согласовывая решения друг с другом. 25 декабря 323 г. Константин издал эдикт, явно направленный против политики Лициния, которым прямо запрещалось принуждать христиан участвовать в традиционных жертвоприношениях. В конце 323 г. началась вторая война. Лициний собрал войска у Адрианополя (ныне Эдирне, Турция). Император провозгласил своим соправителем полководца Мартиниана. 3 июля 324 г. на реке Гебр (ныне Марица) состоялась битва, в которой Лициний вновь потерпел поражение. Вскоре флот Лициния под предводительством Аванта также был разгромлен в сражении на Геллеспонте. Конец июля 324 г. Лициний провёл в Византии, укрепляя город для длительной обороны. Гарнизон, оставленный Лицинием в Византии, должен был сковать силы Константина у Боспора и не позволить ему переправиться в Малую Азию. Лициний отправился на Восток, чтобы собрать новую армию. Константин, проведя больше двух месяцев в осаде Византия, в середине сентября всё же переправил свои главные силы через Пропонтиду. 18 сентября 324 г. состоялось сражение при Хрисополе (ныне Ускюдар, район Стамбула на восточном берегу Босфора). Лициний, скорее всего, как полагают исследователи, не успел собрать всё войско, был вынужден вступить в бой с ограниченными силами и был окончательно разбит. Цезарь Мартиниан погиб, Лициний сдался Константину и отрёкся от власти. По соглашению с Константином ему была сохранена жизнь и позволено поселиться как частному лицу в Фессалонике под надзором победителя. Однако веcной 325 г., заподозрив, как полагают исследователи, Лициния в тайных замыслах вернуться к власти, Константин приказал его казнить. Одновременно с Лицинием был казнён и его сын Лициниан.