Toen in 350 Magnentius een opstand begon tegen haar broer Constantius II, haalde ze Vetranio over de titel van Caesar aan te nemen en zich tegen Magnentius te verzetten. Magnentius bood zijn dochter aan Constantius aan als vrouw en was bereid met Constantina te trouwen om de vrede te bewaren. Maar Constantius wees zijn aanbod af.
Maar in 351, om de opstanden van Magnentius en Vetranio te kunnen bestrijden, benoemde de keizer zijn neef Gallus tot Caesar en gaf hem Constantina als vrouw; hij stuurde beiden naar de oostgrens in Syrië om de Perzische dreiging in toom houden. Constantina kreeg van Gallus een dochter wier naam onbekend is.
Het optreden van Constantina en haar echtgenoot in Antiochië was geen groot succes en dit leidde tot een openlijke breuk tussen de keizer en zijn Caesar; men zei dat Constantina bij haar man erop aandrong zijn onderdanen hard te behandelen. Toen Constantius tenslotte Gallus met een list beval naar hem terug te keren, stuurde Gallus Constantina om de keizer weer voor zich te winnen. Constantina stierf echter tijdens haar reis naar haar broer in Caeni Gallicani in Bithynia the same year. Haar stoffelijke resten werden begraven in een villa aan de Via Nomentana in Rome.