Древнейшими сохранившимися прямыми свидетельствами о Гангрском соборе в церковной литературе являются сообщения историков Сократа Схоластика (около 380 – после 439 гг.) и Созомена (около 400 – 450 гг.). Косвенным источником по истории Гангрского собора служат некоторые сочинения святителей Василия Великого (около 330 – 379 гг.) и Григория Нисского (около 335 – 394 гг.), содержащие сведения о жизни и учении Евстафия Севастийского. Свидетельства Сократа и Созомена о Гангрском соборе значительно различаются в отношении его датировки. Сократ указывает на время после Константинопольского собора 360 г., Созомен – до Антиохийского собора 341 г. Это разногласие вызывало многочисленные недоумения среди историков Нового времени. Р. Селье, опираясь на установленную дату двух писем Василия Великого, написанных в 376 г., речь в которых идёт о Евстафии Севастийском, но нет упоминания о проведении Гангрского собора, приходит к выводу, что Собор имел место после 376 г. Большинство современных учёных склоняются к более ранней датировке Гангрского собора – около 340 г., хотя допускается и более поздняя датировка – 341 или 342 г., основанная на косвенном указании сирийской версии правил Гангрского собора. В то же время ряд исследователей предпочитают датировать Гангрский собор только приблизительно: около середины IV в. Почти все имеющиеся источники, кроме славянского перевода, указывают, что председательствовал на Гангрском соборе епископ Евсевий, которого исследователи отождествляют в зависимости от датировки Собора с Евсевием Никомидийским (ум. в 341 г.), Евсевием Самосатским (ум. в 377 г.) или епископом Евсевием, предшественником (362–370 гг.) Василия Великого на Кесарийской кафедре. Также известны имена других 12 епископов – участников Гангрского собора: Элиан, Евгений, Олимпий, Вифиник, Григорий, Филит, Папп, Евлалий, Ипатий, Проересий, Василий, Васс. Источники не указывают, какие кафедры они представляли, однако предположение, что эти кафедры были расположены в диоцезе Понт, позволяет исследователям отождествить некоторых участников Собора с епископами Василием Анкирским, Проересием Синопским, Филитом Юлиопольским или Филитом Кратийским, Ипатием Гангрским, Вифинием Зильским и Олимпием Эносским. В некоторых рукописях среди участников Гангрского собора упоминается имя Осии, епископа Кордубского, что, по мнению исследователей, является ошибкой. Согласно посланию участников Гангрского собора епископам Армении, причиной его созыва стали беспорядки, вызванные поведением последователей Евстафия, отрицавших возможность спасения для состоящих в браке и имеющих собственность и на этом основании открыто противопоставлявших себя принятой системе социальных отношений и традиционным формам христианского благочестия. На практике это приводило к распаду семей и уходу рабов от хозяев, к отказу принимать участие в богослужебных собраниях, проходивших в домах женатых христиан или под руководством женатых пресвитеров, и как следствие – к обособленной организации, не связанной с общецерковной, литургической жизни, включая систему постов. Евстафиане (как мужчины, так и женщины) носили необычную грубую одежду, женщины остригали волосы. Все это, как подчёркивает соборное послание, сопровождалось открытым осуждением общепринятых церковных и социальных норм.