Upptrappningen dominerades av en rad över en Vatikanpräst som på lördag meddelade att han var i ett homosexuellt förhållande.
Polen-född Krzysztof Charamsa sade att han ville utmana kyrkans "bakåt" attityd till homosexualitet.
Han blev senare avskedad från sin post vid Vatikanens kontor med ansvar för att vakta den romersk - katolska läran.
En talesman för Vatikanen sade Monsignor Charamsas beslut att ge intervjuer på kvällen av synoden var "grave och oansvarig" och skulle sätta påven Francis under "osund media press".
I en intervju med tidningen Corriere Della Sera sade den 43-årige prästen: "Det är dags att kyrkan öppnar ögonen och inser att det är omänskligt att erbjuda homosexuella troende total avhållsamhet från ett liv av kärlek."
Kontroversen har satt scenen för vad vissa rädsla kan vara en flagrant tre veckor, säger BBC religiösa angelägenheter korrespondent Caroline Wyatt.
Synoden - ett avgörande ögonblick för påven Francis
Nästan 300 kyrkliga ledare - och några lekmän - kommer att diskutera sådana frågor som behandlingen av katoliker som är homosexuella, och hur man ska närma sig par som lever tillsammans utan att vara gifta eller vill ta gemenskap efter skilsmässa.
Analys: Caroline Wyatt, BBC News
Det är det mest efterlängtade mötet mellan ledarna för den romersk-katolska kyrkan sedan det andra Vatikankonsiliet, för omkring 50 år sedan.
I sin sång i dag talade påven om familjens betydelse - och kanske ganska tydligt, om kärleken mellan en man och en kvinna. Han sade också att välståndet i den utvecklade världen inte hade lett till större lycka, utan till ensamhet, och högre antal aborter och skilsmässor.
Många kampanjmakare och mer liberala katoliker skulle vilja se en förändring i den katolska läran om frågor som sträcker sig från homosexualitet till preventivmedel.
Men medan vissa biskopar här vill ha reformer, är andra fortfarande starkt emot. Men i slutändan är synoden inte en demokrati. Det kommer att vara upp till påven att bestämma vad - om något - förändras och hur kyrkan tillämpar sin undervisning på sin ibland felande hjord.
Påven har krävt en mer förstående inställning i sexuella frågor.
Efter hans val i 2013, påven Francis bekräftade den romersk-katolska kyrkan s ståndpunkt att homosexuella handlingar var syndiga, men sade homosexuell inriktning var inte.
"Om någon är homosexuell och söker Gud och har god vilja, vem är jag då att döma?" sade han.
Frågan om homosexualitet lyftes också fram under påvens besök i USA förra veckan.
Han hade ett privat möte med en homosexuell före detta elev till sin pojkvän på Vatikanmissionen i Washington.
Påven träffade också Kim Davis, en lokal tjänsteman i Kentucky som nyligen fick uppmärksamhet för att vägra att utfärda äktenskapslicenser till samkönade par.
Påven Francis har firat mässan i Sankt Peterskyrkan i Vatikanen, i början av en synod av romersk - katolska biskopar med fokus på familjefrågor.