De acuerdo con el tratado de San Nicolás, se establecía una representación igualitaria para todos los miembros de la Confederación, debiendo enviar cada provincia dos diputados. Este fue uno de los motivos que se adujeron en la Legislatura de Buenos Aires para no aceptar el acuerdo. De aplicarse el criterio contrario, es decir la representación proporcional a la población, Buenos Aires habría tenido como mínimo 18 diputados constituyentes y habría obtenido con sólo el apoyo de dos provincias más la mayoría absoluta en la asamblea. Este problema reflejaba dos realidades: por un lado una provincia con elevada población en relación a las demás que no encontraba justo una representación de dos diputados, y por el otro, otras jurisdicciones provinciales que exigían ser oídas en igualdad de condiciones con sus pares más poblados. Los gobernadores reunidos en San Nicolás habían optado por la última solución, lo que produjo junto con otros motivos, como ya vimos, el rechazo del acuerdo por parte de Buenos Aires.
    Consecuentemente la provincia de Buenos Aires estuvo ausente de las deliberaciones de la Convención Constituyente. Los dos diputados que habían sido elegidos al efecto durante el breve gobierno personal de Urquiza en Buenos Aires, Salvador María del Carril y Eduardo Lahitte, fueron retirados por una decisión de la Legislatura porteña inmediatamente de producida la revolución septembrina.
    Los hombres que participaron del Congreso eran de distinto origen. Algunos diputados venían de la vieja generación de Mayo, otros pertenecían a la primera generación de unitarios y otros a la generación del 37; algunos habían vivido en el país, en tanto otros se habían exiliado y habían regresado después del triunfo de Urquiza. Entre ellos había hombres de letras, juristas y militares; sacerdotes y civiles. Si bien muchos divergían en sus ideas económicas, religiosas y políticas, se logró una amplia tolerancia que permitió el surgimiento de la anhelada constitución.
    El 20 de noviembre se realizó la reunión oficial de la Convención Constituyente. Domingo Crespo, gobernador de Santa Fe, llevó a cabo la instalación oficial en nombre del director provisorio, quien se hallaba ausente debido a la invasión que había sufrido Entre Ríos. Facundo de Zuviría, representante de Salta, fue nombrado presidente. Este, en el primer discurso que pronunció llegó a proponer la suspensión de las deliberaciones en razón de la situación por la que atravesaban las provincias, algunas de las cuales habían sufrido la invasión de las fuerzas porteñas. Mencionó además como un obstáculo importante la falta de antecedentes constitucionales y la necesidad de reunir material y preparar hombres para la elaboración de la constitución. Su discurso produjo gran efecto y algunas dudas, pero éstos fueron rápidamente aventados por el discurso siguiente de Manuel Leiva, quien intentó demostrar que las condiciones para redactar una constitución estaban dadas.
    Pocos días después de iniciadas las deliberaciones se eligió la comisión que debía redactar el proyecto preliminar. Esta estuvo integrada originalmente por Manuel Leiva, Juan María Gutiérrez, José Benjamín Gorostiaga, Pedro Díaz Colodrero y Pedro Ferré. El 25 de febrero de 1853 se agregaron Santiago Derqui y Martín Zapata. Salustiano Zavalía ocupó el lugar de Ferré cuando éste debió ausentarse por las negociaciones con Buenos Aires en marzo, y más tarde Juan del Campillo reemplazó a Derqui.
    La constitución que resultaría de esta Convención Constituyente tuvo como modelos a las constituciones de Estados Unidos (1787), de la monarquía española (1812), de Suiza (1832), de Chile (1833), y de Francia (1783 y 1848). Además se tuvo muy en cuenta el libro Bases de Juan Bautista Alberdi. Alberdi residía en Chile, y no regresó a su país inmediatamente después de Caseros como hicieron la mayoría de los exiliados, aunque quedó vinculado epistolarmente con algunos de éstos. Bastó que Juan María Gutiérrez le pidiera colaboración para que Alberdi contestara con su libro. La primera edición apareció en mayo de 1852 y tuvo una gran difusión. Pero ante el pedido de sus amigos de que agregara a aquélla un proyecto de constitución, Alberdi entregó en julio para su publicación una segunda edición con lo solicitado. Tanto su libro como el proyecto tuvieron influencia decisiva en el documento que elaboraron los constituyentes de Santa Fe.
    Dos cuestiones fueron las más discutidas en el seno de la convención: la cuestión de la capital y la cuestión religiosa. En cuanto a la primera, hubo dos posiciones: los intransigentes o capitalizadores y los negociadores. Los primeros, que eran el grueso de los convencionales y especialmente Gutiérrez y Gorostiaga, eran partidarios de una política enérgica contra Buenos Aires. Para ellos la representación de la voluntad nacional se hallaba en los convencionales y no debía negociarse nada. Sostenían que Buenos Aires debía ser impuesta como capital por la Convención Constituyente y no mediante una ley al respecto. A su vez, los negociadores, encabezados por Facundo de Zuviría y Roque Gondra, impulsaban una política de conciliación con Buenos Aires y en consecuencia se oponían a que ésta fuera declarada capital porque ello produciría la ruptura. Finalmente el artículo 3º quedó redactado de la siguiente manera: "Las autoridades que ejercen el Gobierno federal residen en la ciudad de Buenos Aires, que se declara Capital de la Confederación por ley especial". La mencionada ley fue presentada el 18 de abril en las deliberaciones del Congreso como ley complementaria a la Constitución proyectada. Esta ley se adoptó inmediatamente después de la sanción de la Constitución, pero también estipulaba la designación de una capital temporaria para el caso de que los porteños se resistieran a unirse a la Confederación, que fue lo que finalmente ocurrió.
    El segundo enfrentamiento de los convencionales tuvo que ver con el problema religioso y especialmente con el artículo que establecería la libertad de culto. También aquí se dieron dos posiciones. Los que defendían la tolerancia religiosa y una amplia libertad se denominaron el "círculo" y respondían a la influencia de Salvador María del Carril. A él pertenecían Zavalía, Derqui, Delgado, Gorostiaga y Gutiérrez, entre otros. Sus ideas serían las sancionadas finalmente en la constitución. Este grupo bautizó a la oposición con el nombre de "montoneros". Este era un grupo reducido formado por el padre Centeno, fray Manuel Pérez, el correntino Díaz Colodrero, el santafesino Leiva, y el presidente salteño Zuviría. Estos eran conservadores y querían una constitución inscripta en el catolicismo tradicional, como habían sido todos los anteriores estatutos y ensayos constitucionales.
    La redacción de la Constitución finalizó en los últimos días del mes de abril de 1853 y el proyecto fue aprobado el 1º de mayo. El 24 de mayo se constituyó una comisión -integrada por del Carril, Gorostiaga y Zapata- para visitar a Urquiza en su residencia de San José y entregarle el primer original de la Constitución. Pero Urquiza no estaba allí pues había debido viajar a Buenos Aires para observar la situación del coronel Lagos y las tropas que sitiaban esa ciudad. Hasta allí se dirigió la mencionada comisión para cumplir con su misión, encontrando a Urquiza en el pueblo de San José de Flores en las afueras de Buenos Aires. Urquiza promulgó aquí la Constitución el 25 de mayo, e inmediatamente se enviaron chasques a las provincias para que pudiera ser jurada el 9 de julio. Con excepción de Buenos Aires, todas las provincias juraron esta Constitución. La Convención Constituyente continuó en funciones un tiempo más ejerciendo una labor legislativa y sancionó las leyes de aduana, de libertad de los ríos, electoral y de capitalización de Paraná. Una vez electas las nuevas autoridades, la Convención se disolvió.