La Batalla del puente Milvio (312 d.C.) enfrentó a Constantino con su rival, lo cual determinó la derrota de Majencio (representado mientras está a punto de ahogarse en el río Tíber) y la victoria del cristianismo sobre el mundo pagano. La escena se halla ambientada, con precisión topográfica, al norte de Roma con el Monte Mario (a la izquierda), lugar en donde se ve Villa Madama, construida por Rafael para el papa precisamente durante aquellos años. El proyecto inicial de este recuadro, así como de la Visión de la Cruz, debía ser, sin duda, de Rafael, aunque su ejecución se debe a su alumno Giulio Romano.
Cuando a Giulio Romano y a Penni les fue encomendada la empresa, éstos desarrollaron al principio con gran fidelidad los dibujos dejados por el maestro. Para la Batalla, en particular, Giulio pudo elaborar el cartón -un fragmento del cual se conserva hoy en la Biblioteca Ambrosiana de Milán- sirviéndose del material ya preparado por Rafael.
Giulio pintó en la pared mayor (una batalla de caballos, ocurrida cerca del puente Molle, donde Constantino hizo huir a Majencio: obra que, por los heridos y los muertos que se ven, y por las diferentes y extrañas actitudes de los infantes y caballeros que combaten, todos en grupo, realizados valerosamente, es alabadísima (…). En la misma hizo todo el pueblo de Monte Mario, y en el río Tíber a Majencio que se ahoga sobre un caballo todo terrible y fiero).
La batalla, que tiene lugar sobre las laderas del Monte Mario, identificable por la presencia de Villa Madama, está tomada en el momento de máxima tensión, cuando la armada de Constantino, ayudada por la protección divina personificada por tres ángeles con la espada desenvainada, derrota con ímpetu avasallador al ejército adversario, cuyo drama es manifestado con la representación de Majencio que se ahoga en el río. El torbellino de los combatientes entrecortado por los vigorosos escorzos de los caballos embravecidos acentúa el ritmo frenético de la composición, cuyas dominantes cromáticas están intencionalmente contenidas dentro de una gama de tonos atenuados para facilitar su lectura. Bajo la escena una tarjeta explica: C. VAL. AUREL. CONSTANTINI IMP./VICTORIA QUA SUBMERSO MAXENTIO CHRISTIANORUM OPES FIRMATAE SUNT.
