[[I. Leó pápa|Nagy Szent Leó pápa]] kérésére a [[monofizitizmus]] elítélésére hívta össze 451. [[május 17.|május 17-én]] [[Marcianus bizánci császár|Marcianus]] császár. Helyéül először [[Nikaia|Nikaiát]] jelölte ki, majd inkább a főváros közelében lévő Khalkédónt választotta. A zsinati tanácskozás helye Szent Eufémia vértanú-szűz temploma volt. A hagyomány szerint 600, valójában valószínűleg kevesebb résztvevője volt, de az [[első vatikáni zsinat]]ig mindenképpen ez volt a legnépesebb. Elnökségét 5 pápai legátus, irányítását 6 császári biztos látta el.
A megnyitó ülésen 451. október 8-án mindjárt számon kérték az [[alexandria]]i [[Jakob Dioszkorosz|Dioszkoroszt]] az úgynevezett "[[rablózsinat]]ért". A második ülésen fölolvasták a [[niceainikaiai hitvallás]]t és Leó pápa levelét a [[hüposztatikus egység]]ről (Leó "Tomus"-a). Az atyák „Ez a [[Egyházatyák|szentatyák]] és az [[apostol]]ok hite. Mi is ezt hisszük. Leó által [[Szent Péter|Péter]] szólt!” fölkiáltással egyhangúlag elfogadták a pápa tanítását. [[október 13.|Október 13-án]] a harmadik ülésen elítélték és megfosztották hivatalától Dioszkoroszt, s bár a pápai legátusok nem akartak új hitvallást, 23 püspök [[október 22.|október 22-én]] mégis benyújtott egy új formulát, amit az atyák egyhangúlag elfogadtak. [[október 25.|Október 25-én]] a hatodik ülésen Markianosz császár és [[Szent Pulcheria|Pulcheria császárnő]] is jelen volt, és a császár kérésére a zsinat 28 fegyelmi kánont is megfogalmazott. A 28. meghatározta [[Konstantinápoly]] [[pátriárka]]i székének rangját: joghatóság tekintetében egyenrangú Rómával, rangban a második helyen áll [[Jeruzsálem]], [[Alexandria]] és [[Antiochia]] előtt, amellyel az [[első konstantinápolyi zsinat]] 3. kánonját akarták megújítani. A záróülésen a pápa legátusai e 28. kánon ellen kifejezetten, de hiába tiltakoztak. I. Leó pápa a zsinati határozatokat megerősítő leveleiben ezt a kánont nem hagyta jóvá, a [[első nikaiai zsinat|nikaiai zsinat]] 6. kánonjára hivatkozva hagyományellenesnek nevezte, és egy pápai rendelettel törölte a zsinat kánonjaiból. Konstantinápoly püspöke, [[Anatolius]] pedig bocsánatkérő levelet írt Leó pápának az újító kísérlet miatt.
