13 września 1964 r., po dwudniowej podróży, Prymas Polski przybył do Rzymu na kolejną, trzecią sesję Soboru Watykańskiego II. Zgodnie z utartym zwyczajem, po drodze na kilka godzin zatrzymał się w Wiedniu, gdzie został powitany przez kard. Franza Koaniga. Arcybiskup Wiednia przybył na dworzec kolejowy, by spotkać się z Prymasem Polski, mimo że za kilkadziesiąt minut sam udawał się samolotem do Rzymu i po powitaniu musiał szybko przemieścić się do portu lotniczego. Taka postawa świadczy, niewątpliwie, o ogromnym szacunku kard. Koniga dla Prymasa Tysiąclecia. W stolicy Austrii Ksiądz Prymas spotkał się z rodakami, odprawił dla nich Mszę św. na Kahlenbergu i wygłosił kazanie. Już następnego dnia wraz z 30 polskimi biskupami uczestniczył we Mszy św. pontyfikalnej inaugurującej tę część soborowych obrad.

Była to Eucharystia wyjątkowa podczas Soboru. Po raz pierwszy bowiem została odprawiana w koncelebrze. Był to praktyczny owoc wprowadzenia w życie, uchwalonej na poprzedniej sesji, Konstytucji o Liturgii. Nadawała ona prawo do koncelebrowania w kilku przypadkach, między innymi podczas Soboru. Papież Paweł VI zaprosił zatem do koncelebrowania 24 biskupów z różnych części globu, by wyrazić w ten sposób jedność i modlitwę całego Kościoła. W kazaniu Ojciec Święty nakreślił program prac. Biskupi mieli zająć się schematami, już wcześniej dyskutowanymi: o Kościele, o biskupach, o objawieniu Bożym, o ekumenizmie i zupełnie nowymi: o apostolstwie świeckich oraz o Kościele w świecie współczesnym.

Już następnego dnia Paweł VI zaprosił Prymasa Polski na audiencję prywatną. Podczas audiencji, która trwała blisko godzinę, kard. Stefan Wyszyński przedstawił Ojcu Świętemu memoriał Episkopatu Polski w sprawie ogłoszenia Najświętszej Maryi Panny Matką Kościoła i oddania Kościoła w opiekę Matce Bożej przez papieża i ojców soborowych. W tym momencie wywiązała się dyskusja, którą tak przedstawia Prymas Tysiąclecia:

Gdy idzie o akt oddania - (Paweł VI) mówi, że takie akty już były. Wyjaśniam intencje Episkopatu Polski. Podkreślam, że lud niekiedy lepiej rozróżnia niż teologowie, że oddania dokonał Pius XII we własnym imieniu. Idzie o akt wiary całego Soboru. Ksiądz Prymas wręczył także Papieżowi szereg upominków: Księgę Soborową "Zwycięstwo nad samym sobą na rzecz Soboru", różaniec z Jasnej Góry (taki sam, jaki mieli później otrzymać wszyscy ojcowie soborowi), album kościołów warszawskich, Mszał łacińsko-polski przygotowany przez "Pallottinum" oraz Album I Komunii św. dzieci z Pruszkowa. Podczas rozmowy Ojciec Święty poinformował, że podjęte zostały decyzje w sprawie budowy w Rzymie kościoła na Milenium Chrztu Polski. Wybrano już miejsce i tytuł. Ostatecznie zadecydowano, że będzie on pod wezwaniem Matki Bożej Częstochowskiej. Wyraził także zadowolenie z inicjatywy Episkopatu Polski i przeprowadzenia kolejnej akcji na rzecz wsparcia obrad Soboru. Powiadomił także o tym, iż mianował abp. Józefa Gawlinę opiekunem polskiej emigracji. Na zakończenie powiedział: Ufajcie, wierzcie, bądźcie silni w wierze, nie ustawajcie w modlitwie i w nadziei. Prosił, by to przesłanie skierować do wszystkich Polaków.