Purtroppo il dipinto è molto danneggiato, soprattutto nella parte destra dove sono raffigurati gli orientali pagani: di Massenzio ci restano solo parte del copricapo e del busto coperto da una fitta cotta di maglia e da una veste rossa. L'unica figura quasi completamente visibile si volge indietro verso i nemici vincitori stringendo la criniera del suo cavallo mentre guarda il corso d'acqua.
Nella parte sinistra del dipinto è raffigurato l'esercito di Costantino, trionfante, che avanza quasi a passo di parata. La sensazione di un momento festoso è sottolineata dalle lunghe aste ritte contro il cielo limpidissimo e solcato da nubi sottili, tipiche del maestro, e dagli alti cimieri sovrastati dal grande vessillo giallo con l'aquila nera; all'estrema sinistra, Il trombettiere suona energicamente il suo strumento per accompagnare la marcia trionfale. In questo episodio colpisce il realismo estremo nella rappresentazione dei cavalli e delle lucenti armature descritte nei minimi particolari e nei riflessi realizzati con nettissimi tratti bianchi.
Altro elemento straordinario e affascinante della scena e la raffigurazione del fiume, con acqua trasparente in cui si specchiano alberi, cespugli ed edifici e dove nuotano piccole paperette. Gli studiosi hanno identificato unanimemente questo luogo con la Val Tiberina, terra del maestro