军人出身的君士坦丁一世在不列颠被部下拥立为帝后，为了保卫受到哥特人和波斯人威胁的多瑙河和幼发拉底河边界，决定在帝国的东部建造一座新都城。在罗马帝国的东部，先前几位皇帝已经建立了若干座陪都，比如戴克里先皇帝，就把他的行宫设在博斯普鲁斯海峡亚洲一侧的尼科米底亚。为了给新都选址，君士坦丁一世先后考察了特洛伊、耶路撒冷、萨尔底卡、帖撒罗尼迦和尼科米底亚，但是最终选择了当时不甚有名的拜占廷作为新都的城址。拜占廷位于博斯普鲁斯海峡西岸，城市坐落在一片小山丘上，南边是马尔马拉海，北边是金角湾，东边扼守赫勒斯滂海峡的入口，西边居高临下俯瞰色雷斯平原。整个城区宛如一座天造地设的要塞，易守难攻。拜占廷还是罗马帝国重要的军事大道埃格南地亚大道与小亚细亚地区军事公路的交汇点，是通往亚洲的必经之地，也是从黑海前往爱琴海的唯一通路。此外，城北的金角湾是一处条件极佳的自然港湾，全长约十公里，主航道宽约四百六十米，并有多处分支水道，可供船只停泊。自古以来就是世界各地商船汇集的地方，给当地居民带来财富，因此被称为“金角”。
迁都问题自戴克理先驻守尼科米底亚就已露端倪，历经战乱、残破不堪的意大利已不宜再作为帝国统治的中心，东方相对要稳定繁荣得多，财赋所出又多在东方，统治中心东移势在必然。在选定都城新址之后，君士坦丁便发布命令，兴建新都，并任命重臣着手进行建筑工程的准备工作。为了尽快建成新都，他还下令建造专门学校，大量培养各类建筑人才。君士坦丁还亲自跑马勘测，圈定城市界标。
经过五年的精心施工，一座规模宏大、豪华壮丽的新都城出现在博斯普鲁斯海峡岸上。君士坦丁大帝宣告正式定都于新首都，并赐予其“第二罗马”的正式名称。新都西靠欧陆，北有金角湾，东、南两面则环普罗彭提斯海，形成一个由西向东延伸入海的三角地带，君士坦丁决定把王宫建在这里。新的都城在尽量依照罗马原制、原物之余，它也适应新都的具体地形和发展需要而有所创新。王宫、新教堂和罗马帝国的行政机构驻地，以按罗马原有的广场、运动场和元老院、大会堂的布局在王宫外兴建一系列公共建筑，这些皆在三角形尖端。新都城内的小山头也按罗马城的七丘分别命名。城内便设置南北两条横贯东西的大街，以西面城门为起点，皇宫前的广场则是其终点，两条大街便把全城联络起来，而在海边尽头的皇宫有如冠冕辖制全城。在具体的建筑工程上，由于地势险要又三面环海，从建都开始便把城防工事和淡水贮备放在首位，君士坦丁还亲督促修建城墙、护城壕、碉楼等。淡水贮备方面，它根据古代地中海沿岸城市多年积累的经验，大事购筑地下蓄水池或水窖，这些都归城市政府统一管理，不仅保证平时用水，战时被围情况下亦可维持长期的城市用水。
君士坦丁的新皇宫、元老院之类世俗建筑还保留了较多的古典传统，如普遍使用古典柱式构成的柱廊、拱廊和凯旋门式的大门、会堂般的接见厅、宴会厅等等。它们大量使用了古典雕像作装饰，这些雕像装饰新皇宫仍是帝室威风所在，正如君士坦丁在罗马的那座凯旋门用了许多前朝的浮雕作装饰那样。由于有大量古典雕像被搬来装饰君士坦丁堡的宫殿、厅堂以及街道广场，它还不失其古典都城的风貌，后人甚至把它看作一个富于古典遗物的宝库。
这些雕像日后也全部散失，偶然残留一两件吉光片羽，却可以想见这个新罗马收藏的丰富。在威尼斯圣马可教堂门廊上放置的四匹青铜马雕像，就是从君士坦丁堡抡来的，当时欧洲的十字军侵入拜占庭，威尼斯是其船支后勤供应者，便乘机获得许多战利品，其中就包括这四匹青铜马像。