Общим в показаниях о соборе всех трех участников собора, оставивших нам сведения о нем, является то, что все они представляют деятельность собора как бы сосредоточенной в одном лишь заседании, на котором, по Евсевию, присутствовал император. Очевидно, это именно торжественное заседание имело решающее значение. Но необходимо предполагать, что ему предшествовало предварительное обсуждение отцами собора тех вопросов, которые должны были уже потом дебатироваться в присутствии самого императора. Если собор начался 20 мая, указанное же заседание имело место лишь 19 июня, времени для этого было достаточно. Прямое сообщение о подобных рассуждениях находим у Руфина, которому следуют и позднейшие историки, и оно вполне заслуживает доверия. Рассуждения при этом были, по Руфину, двоякого рода. Одни носили совершенно частный, неофициальный, так сказать, характер, и в них принимали участие даже языческие философы или диалектики. Собрание христианских епископов в Никее весьма легко могло привлечь сюда и образованных язычников, желавших ближе познакомиться с христианством или при случае даже выступить в качестве ученых его противников. Руфин приводит рассказ, как один простой, неискусный в прениях исповедник обратил в христианство своим безыскусным исповеданием веры философа, с которым в течение нескольких дней не могли справиться опытные в диалектике епископы
У Руфина есть еще сообщение о факте, имевшем, по нему, место также до окончательного решения вопроса о вере. Епископы, имевшие личные счеты между собой, стали обращаться с жалобами друг на друга к суду императора. Император, назначив день для разбора этих жалоб и приняв их, заявил, что судить их может только Бог, так как сами они поставлены для суда над людьми, и что лучше будет, если они, оставив распри, займутся обсуждением того, что относится к вере. С этими словами он и приказал сжечь поданные ему жалобы, оставив их непрочитанными
Описание внешней обстановки главного заседания дает Евсевий в «Жизни Константина». На Евсевия, церковного историка, знавшего на основании памятников предшествующую судьбу Церкви в языческом государстве и бывшего лично свидетелем последнего жесточайшего гонения на нее со стороны государственной власти, собор должен был произвести особенное впечатление именно как наглядное выражение недавно заключенного союза Церкви с государством, своего рода победы первой над последним. Хотя исход соборной деятельности и был ему не по душе, но он не может не сочувствовать самой идее Вселенского собора для восстановления мира, осуществленной Константином. Он с некоторым даже драматизмом, усиливая свое обычное риторическое красноречие, изображает вход на собор блистающего восточной пышностью царя, повелителя Востока и Запада, для того чтобы принять участие в обсуждении епископами церковного вопроса в качестве «сослужителя» единого с ними Бога.