Состояние источников истории Первого Вселенского собора не позволяет ни определить с желательной точностью состав собора, ни характеризовать с полной доверенностью различные проявившиеся на нем богословские направления. Можно лишь в самых общих чертах наметить ход соборной деятельности. И хотя догматический результат этой деятельности, Символ собора, имеется, и основной смысл его вполне ясен, но дать всем отдельным его подробностям исторический комментарий, уяснить их происхождение — невозможно.
Вопросом остается, прежде всего, действительное число отцев, собравшихся в Никее. Традиционное число 318 принадлежит сравнительно позднейшему времени, более же ранние показания не отличаются такой определенностью. По Евсевию, на соборе епископов было более 250, по Евстафию — ок. 270, по Константину — 300 или более трехсот. У Афанасия неоднократно встречается также число 300 (Ath. Hist. аг. 66,3 [357 г.]; De syn. аг. 43,3 [359]; ср.: Юлий. [350]), но у него же есть и число 318, если только оно не представляет позднейшей вставки в его сочинениях (Ath. Epist. ad Afros eniscopos. 2 [369]); но Ep. ad Iovian. ap. Theod. Η. Ε. IV, 3 [363] — вставка. Последнее число впервые, кажется, появляется у Илария (Hilar. Lib. contra Const. 27 [360]); его знают: Василий Великий (362), Епифаний, Иероним, Амвросий и Руфин, а в V в. оно приводится уже всюду. Нельзя указать прямых исторических оснований для него, и возможно, что распространению его способствовало сближение его с числом рабов Авраамовых, победивших иноплеменных царей (Быт. 14,14 у Амвросия. De Abraham I, 3, 15). Но нельзя равным образом и совершенно отвергать его потому лишь, что оно выступает несколько поздно и что ему придается мистическое значение. Епископов сопровождали пресвитеры, диаконы и другие клирики.
Собор был Вселенским, но по преобладающему числу членов носил восточный характер. Западных епископов, вследствие отдаленности и трудности пути, явилось весьма немного. Все диоцезы Запада, кроме Британии, однако же, имели своих представителей. Вместо престарелого папы Сильвестра из Рима прибыли пресвитеры Витон и Викентий. Представителем Испанской церкви был Осий Кордубский, из Галлии прибыл Никасий Дижонский, из Африки — Цецилиан Карфагенский. В составленных позднее списках имен никейских отцев можно, впрочем, встретить замечания, будто западных епископов не признано необходимым перечислять, так как Запад не так заражен был ересью, как Восток. Восточная церковь зато была представлена на соборе с замечательной полнотой. Были епископы даже и из — за пределов Империи: Иоанн Персидский, Феофил Готский, Каэм Боспорский. Евсевий Кесарийский находит возможным сравнить собор с тем собранием в день Пятидесятницы, о котором говорится в кн. Деяний, с тем лишь отличием, что в данном случае собравшиеся были епископы.
Естественно, что столь многолюдное собрание с разных концов света представляло значительное разнообразие и в отношении к возрасту, личным качествам и убеждениям собравшихся. Для Александра Александрийского, например, при его преклонных летах, путешествие на собор было почти подвигом, и помощь диакона Афанасия была для него, вероятно, далеко не излишней и по этой причине. Но были епископы, как говорит Евсевий, только что еще начавшие свое служение. Некоторые, может быть, не особенно многочисленные иерархи были богословски образованными людьми, отличаясь мудростью, по словам Евсевия. К ним нужно отнести, например, кроме Александра, Евстафия Антиохийского; славой ученого пользовался и сам Евсевий. Другие не были учеными богословами, но известны были строгостью жизни и твердостью веры: Спиридон Тримифунтский с о. Кипра был чудотворцем и, будучи епископом, пас в то же время овец; были среди них исповедники времен Диоклетиана: Пафнутий из Египта, Потамон Ираклийский оттуда же; Павел Неокесарийский, Евстафий и Осий тоже были исповедниками.
Епископов, разделявших убеждения Ария, было не более 20–ти. По Руфину, их было только 17. Филосторгий называет по именам 22 лица, но его список явно не верен (один из поименованных, Василий Амасийский, умер еще до 323 г. и был православным, равно как были православными и еще четыре из названных у Филосторгия епископов). Главный контингент их составляли, нужно думать, лукианисты, а вождем у них был Евсевий Никомидийский. К нему примыкали из епископов его Вифанской митрополии: Феогний Никейский и Марий Халкидонский. Митрофан Ефесский также был лукианистом и арианином. На стороне Ария открыто стояли, далее: Наркисс Нерониадский в Киликии, Патрофил Скифопольский в Палестине и, вероятно, некоторые из епископов, поименованных Арием в письме к Евсевию Никомидийскому, хотя, например, из них Евсевий Кесарийский и Павлин Тирский не были настоящими арианами. Наиболее убежденными арианами были Феона Мармарикский и Секунд Птолемаидский.