La tradizione vuole che sia stata proprio la vita del santo vescovo Metrofane uno dei principali motivi che portarono l’imperatore San Costantino il Grande a scegliere proprio Bisanzio quale nuova capitale dei possedimenti romani. I sinassari greci considerano Metrofane di stirpe nobile, probabilmente figlio Domezio, fratello dell’imperatore Probo. Convertitosi al cristianesimo, Domezio si trasferì a Bisanzio con tutta la sua famiglia, allora piccola città sul Mar di Marmara. Ricevette l’ordinazione presbiterale dal suo amico Tito, vescovo di Eraclea, ed alla sua morte ne divenne il successore. A sua volta fu poi sostituito dai suoi figli: prima il primogenito Probo, così chiamato in onore dello zio imperatore, e poi dall’ultimogenito Metrofane. Non è storicamente accertabile se la cattedra episcopale venne poi spostata a Bisanzio, oppure semplicemente sdoppiata quando nella nuova capitale si insediò la corte di Costantino. 

In tale periodo Metrofane era già sicuramente vescovo della città, della quale era considerato primate.
L’età ormai avanzata e la salute malferma gli impedirono di partecipare direttamente al concilio di Nicea, per cui delegò il sacerdote Alessandro, che nominò anche suo successore.

Secondo quanto tramandò Fozio, Costantino si recò al capezzale del santo vescovo morente, che gli raccomandò la successione al soglio patriarcale per Alessandro ed in un secondo momento per il giovane lettore Paolo, suo assistente. Sette giorni dopo la visita imperiale, nel 325 circa Metrofane spirò e Sant’Atanasio, allora giovane diacono, esclamò: “Ecco il nobile campione di Cristo”.

Tutta la cristianità orientale venera in Metrofane un grande santo, commemorato comunque anche dal Martyrologium Romanum in data odierna. In suo onore subito dopo la scomparsa di Costantino venne edificata una chiesa, restaurata poi da Giustiniano nel VI secolo.