La acción comienza con la muerte violenta del príncipe Constantino, hijo del emperador Constancio, cuando es asaltado por bandoleros mientras viajaba hacia Grecia para casarse con Irene, hija de Maximino. Los salteadores descubren demasiado tarde a quién han matado y huyen temiendo la represalia imperial. Paralelamente, en una aldea apartada aparece Cloro, joven criado como pastor por Elena, que siente en sí una inclinación noble y militar incompatible con su humilde condición. Su amigo Lisinio comparte con él esa ambición, y ambos se interesan además por la fe cristiana perseguida en el imperio. Un presagio bajo un laurel, que parece coronarlos y llamarlos emperadores, despierta en ellos la aspiración al poder. Cloro pide a su madre que le revele su origen, pero Elena lo reduce de nuevo a su aparente bajeza campesina, sin descubrir todavía la verdad. Poco después, los mismos hombres vinculados al asesinato de Constantino descubren la extraordinaria semejanza física entre el difunto príncipe y Cloro, y conciben un plan audaz: vestir al pastor con los trajes del muerto, hacerlo pasar por Constantino y llevarlo a Grecia para que se case con Irene y, más tarde, sea reconocido por Constancio. Cloro acepta la empresa, impulsado por la ambición, por el antiguo pronóstico del laurel y por la belleza del retrato de Irene, y emprende así el engaño acompañado por sus nuevos cómplices y por el gracioso Mingo.
En Grecia, Irene se muestra inicialmente reacia al matrimonio concertado, pues se presenta como mujer inclinada a la libertad y poco dispuesta a someterse. Su primo Isacio la ama y la aconseja que reciba con fingido agrado al futuro esposo para después desdeñarlo con más eficacia; incluso Irene decide mostrarse armada y belicosa, pensando que así desanimará al recién llegado. Sin embargo, cuando Cloro aparece convertido en supuesto Constantino, logra sostener con éxito el papel cortesano y la princesa, lejos de rechazarlo, queda prendada de él, hasta el punto de darle palabra de esposa. En la jornada siguiente, el fingimiento llega a su punto más peligroso cuando el falso príncipe comparece ante Constancio junto al cadáver del verdadero Constantino. El emperador, desgarrado entre el duelo y el asombro, vacila ante la semejanza; la verdad sale a la luz por la torpeza de Mingo, que revela que el supuesto César era en realidad el pastor Cloro. En ese momento interviene Elena y explica que Cloro no es un impostor cualquiera, sino hijo natural de Constancio y suyo, abandonado y criado en secreto en la aldea. El engaño queda así transformado por la providencia en restauración familiar: Constancio reconoce a Elena, acepta a su hijo, lo legitima como heredero y emperador, y consiente su unión con Irene. Desde entonces, Cloro pasa a ser Constantino el Magno, mientras Lisinio recibe honores por su amistad y valor. La guerra contra Magencio y la adhesión progresiva del nuevo emperador al cristianismo consolidan su figura política. Antes de la batalla decisiva, Constantino oye una voz celestial que le promete la victoria si combate bajo la señal de la Cruz; los cristianos se unen entonces a él, Magencio es derrotado y Lisinio, cumpliendo la promesa de amistad, obtiene también la dignidad imperial.
El triunfo de Constantino no resuelve todos los conflictos, porque su decisión de abrazar la fe cristiana provoca la ruptura con Irene, todavía fiel a los dioses paganos, y abre el camino a una nueva traición. En la tercera jornada, Irene, movida por el despecho y por la defensa de la antigua religión, se alía con Isacio y con Lisinio, que empieza a codiciar para sí solo el imperio compartido. Ambos persuaden a Lisinio para que mate a Constantino en Jerusalén mientras este busca la Vera Cruz junto a su madre Elena. Al mismo tiempo, la obra presenta la persecución ejercida contra los judíos para que revelen el paradero del madero santo; en esta trama destaca Mingo, convertido burlescamente en comisario, cuyas amenazas grotescas contrastan con la gravedad religiosa del episodio. Finalmente, un judío atormentado confiesa que la cruz está oculta en el monte Sión bajo edificaciones profanadoras. Antes de que se produzca el hallazgo, Irene penetra disfrazada en la tienda del emperador para matarlo dormido, pero al oír que la nombra con amor en sueños y verlo dormir con su retrato, no puede consumar el crimen y lo despierta, delatando así a Lisinio e Isacio. Constantino perdona a Irene y a Isacio, pero castiga a Lisinio por haber quebrantado sus juramentos y por perseguir a los cristianos. Después, Elena y Constantino desentierran tres cruces y, para reconocer la verdadera, aplican a un difunto cada una de ellas; cuando la tercera le devuelve la vida, todos reconocen en ella la cruz de Cristo. El milagro provoca conversiones, incluida la de Irene, y Constantino proclama la exaltación universal del madero santo, que da título a la obra como árbol de vida y del mejor fruto, culminando así una historia donde la intriga política y familiar desemboca en una afirmación providencial del cristianismo.