Durante il suo pontificato, malgrado fosse costretto ad impegnarsi drammaticamente sul piano politico, non dimenticò mai di assolvere i compiti spirituali convinto di essere responsabile, di fronte a Dio, della difesa dei valori cristiani. Promosse nuove forme di culto e di vita spirituale, come la devozione eucaristica, quella verso il Sacro Cuore e quella mariana. Dette slancio all'attività missionaria in Asia e in Africa. Definì il dogma dell'Immacolata Concezione e celebrò il Concilio Vaticano I dove fu fissato il dogma dell'infallibilità del Pontefice quando parla ex cathedra.
A Roma, beato Pio IX, papa, che, proclamando apertamente la verità di Cristo, a cui aderì profondamente, istituì molte sedi episcopali, promosse il culto della beata Vergine Maria e indisse il Concilio Ecumenico Vaticano I.