Hi foren aprovades dues constitucions conciliars, la Dei Filius (24 d’abril de 1870) i la Pastor aeternus (18 de juliol de 1870). Dos dies abans de la publicació del Syllabus (8 de desembre de 1864), el papa Pius IX féu la primera consulta sobre la conveniència de convocar un concili; després tingué lloc el nomenament d’una comissió preparatòria (9 de març de 1865), l’anunci oficial de la celebració (26 de juny de 1865) i la convocatòria, amb la butlla Aeterni Patris (29 de juny de 1868). Les invitacions cursades als patriarques orientals ortodoxos i a les esglésies protestants no foren acceptades; per part dels primers perquè ja havien estat publicades a la premsa, i per part dels segons perquè ho consideraren una ingerència en llurs pròpies esglésies. Per primera vegada a la història no hi foren invitats els caps d’estat catòlics. De bell antuvi, suscità recels la possible connexió entre el Syllabus i el concili, recels que augmentaren en aparèixer a La Civiltà Cattolica (6 de febrer de 1859) un article en què hom recollia el rumor, escampat per París, que el concili ratificaria per aclamació el Syllabus i, sobretot, que definiria dogmàticament la infal·libilitat del papa; Johann Joseph Ignaz von Döllinger replicà atacant no sols la infal·libilitat, sinó fins i tot l’autoritat del bisbe de Roma, i hi contrareplicà el també historiador de l’església Hergenröther; un tercer partit, entorn dels bisbes francesos Darboy i Dupanloup, volia fer veure que no era oportuna ni necessària una definició en aquells moments, postura a la qual s’afilià l’episcopat alemany, que considerava una tal definició “menys oportuna”. Fou normal la discussió de la primera constitució, que fou aprovada en els seus quatre capítols, sobre l’existència i coneixement d’un Déu personal, la necessitat de la revelació divina, l’essència de la fe i la relació entre fe i ciència. S'inicià després la discussió sobre alguns temes menors disciplinaris, però la petició dirigida al papa per 380 pares conciliars donà ràpida prioritat a la Constitució sobre l’Església, que en la seva primera redacció constava de 15 capítols: hom inclogué al capítol onzè el tema del primat, al qual fou afegit després el de la infal·libilitat. Al llarg de les discussions la matèria restà dividida, i en sortí la Constitutio prima de Ecclesia, reduïda a quatre capítols sobre la institució del primat per part de Jesucrist en la persona de Pere, la permanència d’aquest primat en la persona del bisbe de Roma, successor de Pere, l’amplitud i les característiques del dit primat i la infal·libilitat del papa en els seus pronunciaments ex cathedra sobre temes de fe i costums. Aquesta fou la constitució aprovada, alhora que hom aprovava la suspensió del concili; restà, doncs, sense haver estat discutida la segona constitució sobre l’Església, l’aprovació de la qual sens dubte hauria complementat la primera i hauria centrat la relació papa-episcopat, discutida ja des del conciliarisme, que no trobà equilibri fins al concepte de col·legialitat del concili II del Vaticà. La definició del primat i la infal·libilitat papals fou acceptada successivament en els àmbits catòlics, llevat d’uns quants cercles, sobretot centreeuropeus, dels quals sorgí l’església dels vellcatòlics (vellcatòlic).