Между тем в Ефес прибыл Иоанн Антиохийский с 33 сирскими епископами. Отцы собора его уведомили, чтобы он не входил в общение с осужденным Несторием. Но Иоанн был не доволен решением дела не в пользу Нестория, и потому, не входя в общение с Кириллом и его собором, составил свой собор с Несторием и приехавшими епископами. К Иоанну примкнуло несколько епископов, бывших на соборе св. Кирилла. На собор Иоанна также прибыл императорский уполномоченный. Собор Иоанна признал осуждение Нестория незаконным и начал суд над Кириллом, Мемноном и другими епископами, осудившими Нестория. Кириллу было несправедливо поставлено в вину, между прочим, что учение, изложенное в его анафематизмах, сходно с нечестием Ария, Аполлинария и Евномия. И вот, собор Иоанна осудил и низложил Кирилла и Мемнона, отлучил от церковного общения, впредь до раскаяния, прочих епископов, осудивших Нестория, донес обо всем в Константинополь императору, клиру и народу, прося императора утвердить низложение Кирилла и Мемнона. Феодосий, который получил кроме донесений Кирилла, Нестория и Иоанна еще донесение Кандидиана, не знал, как поступить в этом случае. Наконец, он распорядился, чтобы все постановления соборов Кирилла и Иоанна были уничтожены и чтобы все епископы, прибывшие в Ефес, собрались вместе и покончили споры мирным образом. Кирилл не мог согласиться с таким предложением, так как на его соборе было вынесено правильное решение, а Иоанн Антиохийский представлял действия своего собора правильными, о чем оба доносили в Константинополь.
Пока велась эта переписка, собор, под председательством Кирилла, продолжал свои заседания, которых было семь. На втором заседании было прочитано послание папы Целестина, привезенное только теперь прибывшими легатами, и признано было вполне православным; в третьем - Римские легаты подписали осуждение Нестория; в четвертом - Кирилл и Мемнон, неправильно осужденные Иоанном (который не явился на приглашение явиться на заседание) были оправданы; в пятом - Кирилл и Мемнон, для опровержения обвинений, возведенных на них Иоанном, осудили ереси Ария, Аполлинария и Евномия, а собор отлучил от церковного общения самого Иоанна и сирийских епископов; в шестом - запрещено на будущее время изменять что-либо в Никео-Цареградском Символе или вместо него составлять другие, наконец, в седьмом - собор занялся решением частных вопросов по разграничению епархий. Все соборные акты были посланы императору для утверждения.
