Заседания Собора происходили с перерывами при папах Павле III (1540–1547), Юлии III (1551–1552) и Пие IV (1562–1563). Председательствовали три папских легата, которые обладали исключительным правом выдвигать вопросы на обсуждение. Вместо голосования по принципу национального представительства легатами было введено индивидуальное голосование, чем уменьшилась возможность воздействия на результаты голосования со стороны императора и европейских монархов через послушные им национальные фракции участников собора. Каждый вопрос, вынесенный на повестку дня легатами папы, рассматривался группой теологов и специалистов по каноническому праву, результаты этого рассмотрения доводились до сведения епископов, которые и принимали окончательное решение. Затем на общем собрании принималось постановление. Всего за время работы Собора было проведено 25 пленарных заседаний.
Число епископов и прелатов с правом голоса, участвовавших в работе Собора, колебалось: на первой сессии присутствовали 34, а на двадцать пятой и последней — 215. Были также приглашены протестантские богословы, но они отказались принять участие в дебатах, так как право голоса им не представили. В результате было выработано официальное католическое учение о первородном грехе, об оправдании, подтверждение добрых дел для спасения (в противовес протестантскому учению), о мессе и о таинствах, принято дисциплинарные постановления о минимальном возрасте для поступающих в монастырь, об аттестации и улучшении подготовки священства, о церковных облачениях и епископском контроле над приходскими священниками. Римская церковь была признана матерью и владычицей всех прочих церквей. Все, кто рукополагался в тот или иной сан, должны были приносить обет повиновения папе. Папа осуществляет попечение обо всей церкви и обладает прерогативой созывать вселенские соборы. Наконец, все постановления собора должны утверждаться папой. Постановления собора были подтверждены 26 января 1564 года в булле папы Пия IV «Benedictus Deus»