Costantino aveva invitato tutti i 1800 vescovi della chiesa cristiana (circa 1000 in oriente e 800 in occidente), ma solo 250 - 320 vescovi parteciparono effettivamente. Eusebio di Cesarea ne contò 250, Atanasio di Alessandria 318, ed Eustazio di Antiochia 270 (tutti e tre erano presenti al concilio). Più tardi, Socrate Scolastico ne registrò più di 300, ed Evagrio, Ilario, Girolamo e Rufino ne registrarono 318.
I vescovi ricevettero un viaggio gratuito per recarsi al concilio, così come l'alloggio. Questi vescovi non viaggiavano da soli; ognuno aveva il permesso di portare con sé due sacerdoti e tre diaconi; così il numero totale dei partecipanti doveva essere superiore a 1500. Eusebio parla di una schiera quasi innumerevole di sacerdoti, diaconi e accoliti al seguito.
Un rilievo speciale fu dato a questo concilio anche perché la persecuzione dei cristiani era appena terminata con l'Editto di Milano del febbraio 313 degli imperatori Costantino e Licinio.
I vescovi orientali formavano la grande maggioranza. Di questi, il primo rango era detenuto dai tre patriarchi: Alessandro di Alessandria, Eustachio di Antiochia e Macario di Gerusalemme. Le province di lingua latina inviarono almeno cinque rappresentanti: Marco di Calabria dall'Italia, Ceciliano di Cartagine dall'Africa, Osio di Cordova dalla Hispania, Nicasio di Digione dalla Gallia e Domnus di Stridon dalla provincia del Danubio. Papa Silvestro I non partecipò, dicendo che era malato, ma fu rappresentato da due sacerdoti.
Atanasio di Alessandria, un giovane diacono e compagno del vescovo Alessandro di Alessandria, era tra gli assistenti. Atanasio alla fine passò la maggior parte della sua vita a combattere l'arianesimo. Alessandro di Costantinopoli, allora presbitero, era anche presente come rappresentante del suo vescovo anziano.