Konstantin nem csak összehívta a zsinatot, hanem elnöke is volt annak, ami az egyház feletti császári irányítását is kifejezte. Ez a gyűlés volt az első próbálkozás, hogy az egész keresztény világot összefogó és képviselő fórumon jussanak konszenzusra az egyházat érintő kérdésekben.
A gyűlés legfontosabb feladata Jézusnak az Atyához viszonyított természetére vonatkozó döntés meghozatala volt. Az akkoriban tömegeket megmozgató Arianizmus szerint Krisztus az Atyával nem egylényegű, tehát nem Isten, csak hasonlatos hozzá. Arius – akiről a tan a nevét kapta – 17 követője élén személyesen védte tanait. A zsinat végül elsöprő többséggel az ariánusokkal szemben foglalt állást, és kimondták, hogy a Fiú az Atyával egylényegű, tehát Isten.
A caesareai keresztségi hitvallást átdolgozták niceai hitvallássá, melyet két püspök kivételével minden résztvevő aláírt, a császár pedig birodalmi törvényként hirdette ki. Ariust és követőit ezt követően száműzték.
A zsinat másik eredménye a húsvét időpontjának meghatározása volt. Ennek értelmében a húsvétot a Biblia héber naptárától függetlenül a tavaszi napéjegyenlőséget követő első telihold utáni első vasárnapra tűzték ki. A pontos időpont évenkénti kihirdetésével az alexandriai püspököt bízták meg.
A több mint egy hónapon át tartó zsinat folyamán, még számos ügyet megtárgyaltak, melynek eredményeképpen húsz kánonban egyházfegyelmi szabályokat fogalmaztak meg.
