В апреле 1438 года открылись торжественные заседания собора под председательством папы Евгения IV. Несколько месяцев спустя, вследствие моровой язвы и других неудобств, собор переехал из Феррары на ту сторону Аппенин в город Флоренцию, которая тогда была временной резиденцией папы Евгения. Среди греческих членов собора боролись два течения или две партии: одна стремилась к унии с Римом, в надежде получить помощь против Турок; а другая не хотела жертвовать церковными интересами ради мирских целей и признать главенство папы, filiogue, чистилище, опресноки и т. д. Душой этой последней был Марк, митрополит Эфесский. Но во главе первой, более многочисленной, находились сам император и патриарх; а красноречивым представителем этой партии на соборных заседаниях явился ученый никейский митрополит Виссарион; связанный с ним давнею приязнию, Исидор всецело примкнул к партии, стоявшей за унию, и немало содействовал ее временному успеху. В июле 1439 года в флорентийском соборном храме совершено было торжественное провозглашение унии; причем один из кардиналов прочел латинский текст буллы, заключавший определение собора, а Виссарион греческий ее перевод. В числе подписавшихся двадцати митрополитов находится имя Исидора. Только немногие из Греков, с Марком Эфесским во главе, отказались подписать эту буллу. Евгений IV назначил Исидора папским легатом для Ливонии, Западной и Восточной России. С этим титулом Исидор в октябре покинул Флоренцию, и через Венецию, Венгрию и Польшу прибыл в Западную Россию. Здесь первым его делом было обнародование акта Флорентийской унии, которое, по-видимому, не встретило немедленного противодействия, может быть, по своей неожиданности и естественному недоумению. Не то было в Москве.
Латинский крест с распятием и три серебряные палицы, которые несли перед митрополитом при его же въезде в столицу, не мало смутили народ. На богослужении в Успенском соборе он помянул папу прежде вселенских патриархов; а по окончании службы приказал торжественно с амвона прочесть грамоту о соединении церквей: в ней говорилось, что Дух Святой исходит от Отца и Сына, что опресноки могут также превратиться в Тело Христово как и квасной хлеб, что усопших ожидает чистилище и пр. Все эти нововведения, составлявшие, по русским понятиям, главные заблуждения
В самом Константинополе, как известно, Флорентийская уния встретила такое неудовольствие среди населения, возбужденного преимущественно монахами, что император и патриарх не решились пока на торжественное провозглашение этой унии в Софийском соборе. Новопоставленный патриарх Григорий Мамма, ревностный приверженец унии, принужден был покинуть свою кафедру. Он удалился в Рим, где и жил на папском иждивении. События подтвердили всю тщету надежды на обещанный папою Крестовый поход против Турок. Возбужденный им, польско-угорский король Владислав Ягайлович отважно двинулся на Балканский полуостров; но при Варне он пал, и христианское войско потерпело полное поражение от Мурада II (1444). Остаток Византийской империи после того не мог уже получить никакой серьезной помощи от Запада. Меж тем любопытна судьба Исидора. По прибытии в Рим он был принят Евгением IV с распростертыми объятиями и возведен в сан кардинала, подобно своему другу Виссариону; причем продолжал именовать себя русским митрополитом. После Евгения IV Исидор пользовался также расположением его преемника Николая V, продолжал служить едва ли не главным посредником между Римскою курией и Византией, получил в свое ведение епископию Сабинскую в Италии и кафедральный храм в генуэзской части Константинополя, т. е. в Галате. Во время турецкой осады Исидор принял деятельное участие в обороне Царьграда, привел из Италии снаряженный им самим небольшой военный отряд и начальствовал даже частью приморской стены. При взятии города он однако сумел спастись бегством в Италию (1453 г.) Он жил после того еще десять лет. По смерти Григория Маммы, папа назначил кардинала Исидора ему преемником, т. е. патриархом Константинопольским, но, конечно, только титулярным.