La Visión de la Cruz es el segundo episodio pintado al fresco por Giulio en la Sala de Constantino. Aunque basándose también aquí en los dibujos del maestro de Urbino, el artista desarrolla en este fresco un lenguaje plenamente autónomo, lleno de notas innovadoras y libre ya de la simple reiteración de los modelos rafaelescos.
El 28 de octubre del año 312 se enfrentaron en las cercanías de Roma los ejércitos de los emperadores romanos Constantino y Majencio, saliendo victorioso el primero.
Según cuentan las crónicas, mientras Constantino marchaba con sus soldados hacia el campo de batalla, vio una cruz en el cielo, junto al sol, que interpretó como una señal divina. Tras aquella visión, el emperador tuvo un sueño en el que volvió a ver la cruz flotando en el aire, pero con una inscripción en griego donde ponía: Εν τούτω νίκα, que en latín se expresa como: In hoc signo vinces (IHSV) y que significa: “con este signo vencerás”. Mandó entonces pintar en los escudos de su ejército el famoso crismón o lábaro, que es una cruz compuesta por las letras griegas χ y ρ, que son las iniciales de Cristo en griego. La cruz cristiana sustituyó a las águilas imperiales de las insignias de los soldados, pasó a formar parte del estandarte de los emperadores romanos y también apareció en las monedas de la época.
El punto focal de la acción se ha desplazado hacia la izquierda, donde resalta la figura de Constantino, de pie sobre el podio, que interrumpe la arenga a los soldados antes de la batalla por la imprevista aparición de la Cruz acompañada por las palabras EN TOYTΩI NIKA..