Епископам, поддерживающим Ирину, ничего не оставалось, как разойтись. Пережив неудачу, Ирина приступила к подготовке созыва нового Собора. Ирина не решилась вновь проводить его в столице, а выбрала для этой цели отдалённую Никею в Малой Азии, в которой в 325 году состоялся Первый Вселенский собор.
Всего, по различным оценкам, на Соборе присутствовало 350—368 иерархов, но число подписавших его Деяние составило 308 человек. Седьмой Вселенский Собор открылся 24 сентября и продолжался месяц.
Императрица Ирина лично не присутствовала в Никее, её представлял комит Петрона и начальник штаба Иоанн. Собор провёл 8 заседаний, только последнее из которых состоялось 23 октября 787 года в Константинополе в присутствии Ирины и императора, её сына. Собор начал свою работу с принятия решения в отношении епископов-иконоборцев, многих из которых разрешили допустить к участию в работе Собора, приняв их публичное раскаяние. И лишь на четвёртом заседании — по предложению папских легатов, в храм, где заседал Собор, была принесена икона.
По итогам работы был принят орос Собора, восстановивший почитание икон и разрешивший употреблять в церквах и домах иконы Господа Иисуса Христа, Божией Матери, Ангелов и Святых, чествовать их поклонением (но не таким, какое прилично Богу), а целованием, возжжением перед ними светильников и фимиамом).
После закрытия Собора епископы были распущены по своим епархиям с дарами от Ирины. Императрица приказала изготовить и поместить над воротами Халкопратии образ Иисуса Христа взамен уничтоженного 60 лет назад при императоре Льве III Исавре. К образу была сделана надпись: «[образ], который некогда низверг повелитель Лев, вновь установила здесь Ирина».
Решения этого собора вызвали возмущения у франкского короля Карла Великого (будущего императора), и в 792 г. он послал папе список из 85 ошибок, которые были допущены на этом соборе. Карл считал одобрение византийской формулы о том, что «Святой Дух исходит от Отца» — главнейшим «грехом», и настаивал на прибавлении слов: «и от Сына» (filioque). Этим был продолжен старый догматический спор между восточной и западной церквами.
Богословские споры о филиокве были частью широких противоречий между Западом и Востоком.