Cesarini fu nominato presidente del Concilio di Basilea nel quale, con le sue capacità, riuscì a controbattere con successo gli sforzi di papa Eugenio IV di sciogliere il concilio. Durante il concilio (1437) rinunciò all'opposizione, Quando papa Eugenio convocò il Concilio di Ferrara, Cesarini fu a capo della commissione incaricata di discutere con gli ussiti. Nel 1439 il Concilio venne trasferito a Firenze dove Cesarini continuò a giocare una parte preminente nei negoziati con i greci.