Wkrótce biskup Konstantynopola Anatoliusz (449 - 458) zwołał synod na 21 października 450, a ten w obecności legatów papieskich ekskomunikował Nestoriusza i Eutychesa oraz przyjął Tomus ad Flavianum. Jednocześnie postanowienia soboru z poprzedniego roku zostały uznane za nieważne.
Leon zmierzał do zwołania kolejnego soboru w Italii, z dala od wpływów wschodnich biskupów, jednak Marcjan z Pulcherią zdecydowali o zwołaniu soboru do Nikei (dzis. İznik). Ten zebrał się we wrześniu 451 i to wtedy Dioskur rzucił klątwę na Leona. Ostatecznie Marcjan, pragnąc osobiście uczestniczyć w soborze, przeniósł go do Chalkedonu, naprzeciw Konstantynopola. W soborze wzięło udział ok. 350 biskupów, w większości ze Wschodu. Legat papieski Bonifacjusz odmówił zasiadania razem z Dioskurem i domagał się jego wykluczenia z obrad zanim zostanie powzięty jakikolwiek werdykt. Po długich dyskusjach ostatecznie osiągnięto kompromis, pozwalając Dioskurowi na wzięcie udziału w soborze, ale jedynie na miejscu przeznaczonym dla innych biskupów. Działania Bonifacjusza doprowadziły jednak do przeniesienia uwagi soboru z bliżej nieokreślonego "eutychianizmu" na problem osądzenia Dioskura. Wraz z nim został także oskarżony inny prowodyr Efezu, Juwenalis z Jerozolimy, który jednak przeszedł do drugiego obozu i został z powrotem przyjęty do grona biskupów.