1962年10月11日，由教宗约翰二十三世（Pope John ⅩⅩⅢ，1881-11-25～1963-06-03）主持召开。1965年12月8日，由继任教宗保罗六世（Pope Paul Ⅵ，1897-09-26～1978-08-06）发表《告世界书》宣告闭幕。历时3年有余，经过4个阶段、168场全体会议，发表16项重要文献。无论从规模之大，还是从发表文献之多、涉猎范围之广来看，这次大会均创下历届公会议之最。梵二会议掀起了罗马天主教在当代世界的革新运动，其引导的神学建构趋向以及全面革新精神塑造了天主教会在当今世界的全新格局，并深刻影响着天主教会与世俗世界、其他宗教信仰之间的互动关系。

第一阶段会议从1962年10月11日持续到12月7日，共有两千余位主教、其他宗教团体观察员、个别国家元首出席此次会议，会议由教宗约翰二十三世主持。大会针对《礼仪草案》《启示渊源草案》《大众传播工具草案》《东方礼教会合一草案》和《教会草案》等先前筹备委员会草拟文献进行了初步研讨，并提出具有针对性的修改建议。会后，约翰二十三世于1963年6月3日去世，但在去世之前的4月11日，他发布了《世上和平》通谕，为后续的会议定下基调。第二阶段会议于1963年9～12月举行，在此之后三个阶段会议均由继任教宗保罗六世主持。在这个阶段的会议上主教们围绕着主教的职责以及主教与教宗的关系、教会的革新、基督教会合一、教会与现代世界四大主题进行了研讨，并于12月4日通过《礼仪宪章》和《大众传播工具法令》。第二阶段会后，保罗六世于1964年1月访问耶路撒冷，并与希腊东正教牧首阿忒那哥拉一世（Athenagoras Ⅰ of Constantinople，1886～1972）会晤。同年5月，教廷成立非基督教徒联络秘书处。第三阶段会议从1964年9月持续到11月，会议通过了《教会宪章》以及《东方公教会法令》和《大公会议法令》。同时，教宗明确宣布玛利亚为“教会慈母”。第四阶段会议于1965年9～12月举行，成果丰硕，共通过三个宣言、两个宪章以及六个法令，分别为1965年10月28日公布的《教会对非基督宗教态度宣言》《天主教教育宣言》、1965年12月7日公布的《信仰自由宣言》、1965年11月18日公布的《天主的启示教义宪章》、1965年12月7日公布的《论教会在现代世界牧职宪章》、1965年10月28日公布的《司铎之培养法令》《主教在教会内牧灵职务的法令》《修会生活革新法令》、1965年11月18日公布的《教友传教法令》、1965年12月7日公布的《司铎职务与生活法令》《教会传教工作法令》。与前面三个阶段合计起来，梵二会议共通过4个宪章、9个法令、3个宣言。在最后阶段会议上，教宗于9月15日发布通谕，宣布成立世界主教会议，作为永久性的中央教务咨询会议，肯定了主教的集体决策作用。又于12月7日颁布诏书改组教廷圣职部，更名为“信仰理论部”（即“信理部”），同时宣布于1559年之后发表的《禁书目录》全部无效，并宣布收回1054年东西教会大分裂时教宗绝罚东方教会牧首的决定。1965年12月4日，与会代表在圣保罗广场举行仪式，为促进世界基督教合一进行祈祷。12月8日，保罗六世在圣彼得广场发表《告世界书》，宣告会议正式闭幕。

出席会议的教会主教最多时达2540位，其中包括后来成为教宗的4位主教：枢机主教G.B.E.A.M.蒙蒂尼（Giovanni Battista Enrico Antonio Maria Montini）是后来的保罗六世；主教A.卢恰尼（Albino Luciani，1912～1978）是约翰·保罗一世（Pope John Paul Ⅰ，1912-10-17～1978-09-28）；主教K.J.沃尔蒂瓦（Karol Józef Wojtyła，1920～2005）是约翰·保罗二世（Pope John Paul Ⅱ，1920-05-18～2005-04-02）；枢机主教J.A.拉青格（Joseph Aloisius Ratzinger，1927～ ）是教宗本笃十六世（Pope Benedict ⅩⅥ）。梵二会议后，罗马教廷成立了多个委员会，发表了一系列梵二会议文件，制定了各项改革细则。各教会机构、神学家、研究机构也持续发表训导文献和著述，进一步阐释和丰富了梵二会议的思想体系。

作为历史上规模最大的天主教公会议，梵二会议对后世天主教的发展影响巨大。这一方面体现在天主教内部的革新上，如：协调了“教宗永无谬误说”、世界主教会议集体决定权、主教在所辖区域的全权之间的关系，为罗马教廷的民主化进程提供了体制基础；一改以往突出天主教神职人员特权与权威的做法，强调所有平信徒教友均具有平等的圣招秉性与使徒职分，宣称教会是所有天主子民所组成的团契；在《圣经》诠释上，承认《圣经》具有历史时代和文化处境的写作背景，破除了不准信徒在没有神父指导下自行读经的禁令，并允许用各民族语言翻译《圣经》、用各民族文化诠释《圣经》。同时，为应对近现代种种哲学思潮、社会学说以及科技进步给天主教世界观和神学体系带来的挑战，强调天主教会及其神职人员应学习当代科技进步成果，熟悉哲学思潮内容，并用其中的优秀成果充实其教义神学及牧灵学；梵二会议还破除历史上“唯我独尊”的排他立场，将基督教会合一作为其研讨和实践的重要主题，寻求改善与东正教、基督新教以及其他基督教教派之间的对立关系，甚至对德国宗教改革家马丁·路德做出了较积极的评价。另一方面，梵二会议及其精神促进了天主教会向世界开放，阐明其“与所有一切有良好愿望的人对话”的基本立场。会议宣言肯定了佛教、伊斯兰教、犹太教、印度教，以及东方宗教在人类文化、哲学、意境、神学、礼仪方面的贡献，倡导天主教与其他宗教乃至与无神论者共同合作，为解决人类共同面临的难题与挑战寻求解决方案，携手推进人类社会共同进步。第二届梵蒂冈公会议为世界呈现了一个革新、包容、适应时代的天主教会。