Очень быстро стало ясно, что большинство участников собора желает широких перемен в жизни церкви и прежде всего в сфере ее отношения к современному миру. Первым обсуждался документ, касавшийся литургии.
Из всех подготовленных заранее документов он предлагал наиболее существенные изменения, так как обновление литургии было одной из забот предыдущего папы. Консервативное меньшинство попыталось заблокировать даже эти изменения, но сторонники модернизации литургии одержали победу. Когда текст вернули в подготовившую его комиссию, инструкции по доработке были ясным свидетельством поражения консерваторов. С этого времени документы, составленные подготовительными комиссиями, чаще всего возвращались на переработку с инструкциями о внесении коренных изменений.
Папа Иоанн не увидел первого документа, принятого созванным им собором, – он умер в июне 1963 года. Следующий папа избрал имя Павел, обычно ассоциировавшееся с Тридентским собором, и консерваторы надеялись, что он распустит собор или по крайней мере примет энергичные меры, чтобы воспрепятствовать дальнейшим прениям. Но Павел VI (1963-1978) почти сразу же заявил о своем желании продолжить работу собора. Он, несомненно, занимал более консервативную позицию, нежели Иоанн XXIII, но за время первой сессии собора убедился, до какой степени христианские лидеры со всего мира чувствуют необходимость существенных изменений. При открытии второй сессии 29 сентября 1963 года он призвал присутствовавших "построить мост между церковью и современным миром".
Не нуждаясь в дополнительных стимулах, собор последовал призыву папы, хотя, возможно, в некоторых вопросах с большим рвением, чем того желал Павел VI. Ассамблея приняла документ о литургии, который с самого начала был наиболее прогрессивным, а остальные вернула на переработку, чтобы сделать их более созвучными новому курсу открытости современному миру. Значение "Конституции о святой литургии", наиболее важного результата работы второй сессии, вскоре дало о себе знать среди верующих во всем мире, ибо она разрешала использование родного языка в гораздо большей степени, чем раньше. Кроме того, в ней заявлялось (п. 38):
Сохраняя необходимое единство латинского обряда, при пересмотре литургических книг следует принимать меры для внесения надлежащих изменений и их адаптации в соответствии с потребностями различных групп, регионов и народов, в особенности на миссионерских территориях.
Затем был пересмотрен состав комиссий, занимавшихся переработкой документов, с включением в них большего числа членов, избранных собором. По некоторым признакам папа был недоволен развитием событий, и высказывались даже опасения, что он может объявить о закрытии собора. Но Павел VI не стал прибегать к таким крайним мерам, и третья сессия собора, продолжавшаяся с 14 сентября по 21 ноября 1964 года, подтвердила, что любой документ, не соответствующий реформаторскому духу собора, будет отвергнут и возвращен в комиссию. Собор принял документы о церкви, о восточных церквах и об экуменизме. Многих его участников привело в уныние, что в документ о церкви папа добавил "примечание", поясняющее, что епископскую коллегиальность следует понимать в смысле верховенства папы, а в декрет об экуменизме (уже принятый ассамблеей) сделал вставки, с которыми документ выглядел менее приемлемым для некатоликов по сравнению с оригиналом. Кроме того, многие участники собора стремились подчеркнуть центральное положение Христа и предотвратить крайности, к которым могло бы привести поклонение Марии, однако папа по собственной инициативе провозгласил Деву Марию "Матерью Церкви".