El propio emperador, en unas respetuosas cartas, rogó a los obispos de los distintos países que acudieran sin demora a Nicea. Asistieron al Concilio varios obispos de fuera del Imperio Romano (por ejemplo, de Persia). No queda demostrado históricamente si el emperador, al convocar el Concilio, actuó por su cuenta y en su propio nombre o si lo hizo de acuerdo con el Papa; sin embargo, es probable que Constantino y Silvestre hubieran llegado a un acuerdo (ver PAPA SAN SILVESTRE I). Con objeto de facilitar la asistencia al Concilio, el emperador puso a disposición de los obispos los medios de transporte públicos y los correos del imperio; incluso, mientras se celebraba el Concilio, aportó provisiones abundantes para el mantenimiento de los asistentes. La  elección de Nicea fue positiva  para facilitar la asistencia de un importante número de obispos. Era fácilmente accesible para los obispos de casi todas las provincias, pero especialmente para los de Asia, Siria, Palestina, Egipto, Grecia y Tracia. Las sesiones se celebraron en el templo principal y en el vestíbulo central del palacio imperial. Verdaderamente, era necesario un gran espacio para recibir a una asamblea tan numerosa, aunque el número exacto de asistentes no se conoce con certeza. Eusebio habla de más de 250 obispos, aunque manuscritos árabes posteriores mencionan la cifra de 2.000 – una evidente exageración que imposibilita conocer el número total aproximado de obispos, así como el de sacerdotes, diáconos y acólitos que, según se dice, también estaban presentes, en gran número. San Atanasio, miembro del Concilio, habla de 300 y en su carta "Ad Afros" menciona explícitamente 318. Esta cifra está aceptada casi universalmente y no parece que haya razón alguna para rechazarla. La mayor parte de los obispos presentes eran griegos; entre los latinos solamente conocemos a Osio de Córdoba, Cecilio de Cartago, Marcos de Calabria, Nicasio de Dijon, Dono de Estridón, en Panonia, y los dos sacerdotes de Roma, Víctor y Vincentius, que representaban al Papa. La asamblea contaba entre sus miembros más famosos a San Alejandro de Alejandría, Eustasio de Antioquía, Macario de Jerusalén, Eusebio de Nicomedia, Eusebio de Cesarea y Nicolás de Myra. Alguno de ellos había padecido durante la última persecución; otros no estaban suficientemente familiarizados con la teología cristiana. Entre los miembros figuraba un joven diácono, Atanasio de Alejandría, para quien este Concilio fue el preludio de una vida de conflictos y de gloria (ver SAN ATANASIO).

El año 325 es aceptado, sin duda, como el del Primer Concilio de Nicea. Hay menos acuerdo, entre nuestras primeras autoridades, respecto al mes y al día de la apertura. Para poder conciliar las indicaciones suministradas por Sócrates  y por las Actas del Concilio de Calcedonia, la fecha puede, tal vez, situarse en el 20 de mayo, y la de la redacción del símbolo⁽¹⁾ de la fe en el 19 de junio  Puede aceptarse, sin mayor reparo, que el sínodo, que había sido convocado para el 20 de mayo, celebró reuniones menos solemnes, en ausencia del emperador, hasta el 14 de junio, fecha en la que, tras la llegada de éste, comenzaron las sesiones propiamente dichas y se formuló el símbolo de la fe el 19 de junio, después de lo cual se trataron diversas cuestiones (la controversia pascual, etc.) y las sesiones concluyeron el 25 de agosto. La apertura del Concilio se realizó por Constantino con gran solemnidad. El emperador esperó, antes de realizar su entrada, a que todos los obispos hubiesen ocupado sus lugares. Vestía de oro y estaba cubierto con piedras preciosas, según la costumbre de los soberanos orientales. Se le preparó un trono de oro y sólo después de que el emperador hubiera ocupado su sitio los obispos pudieron tomar asiento. Después de ser saludado en una breve alocución, el emperador pronunció un discurso en latín, expresando su deseo de que se restableciera la paz religiosa. El emperador abrió la sesión en calidad de presidente honorífico y, además, asistió a las sesiones posteriores, pero dejó la dirección de las discusiones teológicas, como era justo, en manos de las autoridades eclesiásticas del Concilio. Parece que el presidente fue, realmente, Osio de Córdoba, asistido por los representantes del Papa, Víctor y Vincentius.

El emperador empezó por hacer comprender a los obispos que tenían entre manos un asunto más importante y de más envergadura que las simples polémicas personales y las interminables recriminaciones mutuas. Sin embargo, tuvo que aceptar la imposición de escuchar las últimas palabras de los debates que habían tenido lugar previamente a su llegada. Ni Eusebio de Cesarea y sus dos ayudantes, Sócrates y Sozomenes, ni Rufino y Gelasio de Cícico, proporcionan detalles de las discusiones teológicas. Rufino nos dice tan sólo que se celebraron sesiones diarias y que Arrio era citado a menudo antes de la asamblea; sus opiniones se discutían seriamente y se escuchaban con atención los argumentos en contra. La mayoría, especialmente quienes eran defensores de la fe, se declararon enérgicamente contra las impías doctrinas de Arrio. (Respecto a las actuaciones de Eusebio, ver EUSEBIO DE NICOMEDIA. Respecto al Credo de Eusebio, ver EUSEBIO DE CESAREA, Vida). San Atanasio nos asegura que las actividades del Concilio no se vieron, de ninguna manera, perturbadas por la presencia de Constantino. En aquella época, el emperador había escapado de la influencia de Eusebio de Nicomedia y estaba bajo la de Osio, a quien, junto con San Atanasio, hay que atribuir una influencia preponderante en la formulación del símbolo del Primer Concilio Ecuménico, del cual el texto que figura a continuación es una traducción literal:

Creemos en un solo Dios, Padre Todopoderoso, Creador de todas las cosas visibles e invisibles; y en un solo Señor Jesucristo, el unigénito del Padre, esto es, de la sustancia [ek tes ousias] del Padre, Dios de Dios, Luz de Luz, Dios verdadero de Dios verdadero, engendrado, no creado, de la misma naturaleza del Padre [homoousion to patri], por quien todo fue hecho, en el cielo y en la tierra; que por nosotros, los hombres, y por nuestra salvación bajó del cielo, se encarnó y se hizo hombre, padeció y resucitó al tercer día, subió a los cielos y volverá para juzgar a vivos y a muertos. Y en el Espíritu Santo. Aquellos que dicen: hubo un tiempo en el que Él no existía, y Él no existía antes de ser engendrado; y que Él fue creado de la nada (ex ouk onton); o quienes mantienen que Él es de otra naturaleza o de otra sustancia [que el Padre], o que el Hijo de Dios es creado, o mudable, o sujeto a cambios, [a ellos] la Iglesia Católica los anatematiza.

La adhesión fue general y entusiasta. Todos los obispos, salvo cinco, se declararon prestos a suscribir dicha fórmula, convencidos de que contenía la antigua fe de la Iglesia Apostólica. Los oponentes quedaron pronto reducidos a dos, Teón de Marmárica y Segundo de Tolomeo, que fueron exilados y anatematizados. Arrio y sus escritos fueron también marcados con el anatema, sus libros fueron arrojados al fuego y él fue exiliado a Iliria. Las listas de los firmantes han llegado hasta nosotros muy mutiladas, desfiguradas por los errores de los copistas. Sin embargo, dichas listas pueden ser consideradas auténticas. Su estudio es un problema que ha sido abordado repetidamente en la actualidad, en Alemania e Inglaterra, a través de las ediciones críticas de H. Gelzer, H. Hilgenfeld, y O. Contz , por una parte, y C. H. Turner, por otra. Las listas así reconstruidas contienen, respectivamente, 220 y 218 nombres. Con la información derivada de una u otra fuente, se puede construir una relación de 232 ó 237 padres conocidos por haber estado presentes.

Otros asuntos que se trataron en el Concilio fueron la controversia sobre la época de la celebración de la Pascua y el cisma de Melecio. El primero de ambos se encuentra tratado como PASCUA, Controversia de Pascua; el segundo, como MELECIO DE LICÓPOLIS.

De todas las Actas del Concilio, que, según se ha afirmado, fueron numerosas, solamente han llegado hasta nosotros tres fragmentos: el  credo, o símbolo, reproducido más arriba (ver, también, CREDO DE NICEA); los cánones; y el decreto sinodal. En realidad, nunca han existido otras actas oficiales, aparte de éstas. Pero las noticias que nos llegan a través de Eusebio, Sócrates, Sozomenes, Teodoreto y Rufino, junto con algunos datos conservados por San Atanasio y una historia del Concilio de Nicea escrita en griego en el siglo V por Gelasio de Cícico, pueden ser consideradas como fuentes muy importantes de información histórica. Se ha discutido mucho acerca de los cánones del Primer Concilio de Nicea. Todas las colecciones de cánones, tanto en latín como en griego, compuestas en los siglos IV y V coinciden en atribuir a este Concilio solamente los 20 cánones que conocemos actualmente. A continuación figura un breve resumen de su contenido: