В сентябре 1869 г. на конференции епископов в Фульде В.Э. фон Кеттелер сделал доклад, где выразил теологические сомнения относительно формулировок учения о папской безошибочности, предложенных в проекте соборной конституции «Pastor aeternus» (например, недостаточное обоснование необходимости провозглашения данного догмата, отсутствие разграничения между пониманием непогрешимости соборных определений и суждений всякого епископа в вопросах веры и морали от «особенной» непогрешимости Римского епископа). Позиция В.Э. фон Кеттелера была поддержана всеми немецкими епископами, подписавшими послание папе Пию IX, в котором просили не выносить на обсуждение Собора догмат о папской безошибочности. 23 мая и 25 июня 1870 г. В.Э. фон Кеттелер выступал на Соборе с критикой проекта конституции «Pastor aeternus», подчёркивая, что принимает учение о папской безошибочности в целом, но настаивает на необходимости более ясного определения этого понятия, подкреплённого убедительной богословской аргументацией. 17 июля, накануне финального голосования по принятию догматической конституции «Pastor aeternus», В.Э. фон Кеттелер вместе с несогласным меньшинством покинул заседания Собора и уехал из Рима, чтобы не участвовать в провозглашении догмата о папской безошибочности, но сделал специальное заявление о подчинении любым решениям Собора. В Германии В.Э. фон Кеттелер вступил в публичную полемику с Иоганном Непомуком Губером и И.Й.И. фон Дёллингером, которые полностью отрицали учение о папской безошибочности и впоследствии стали лидерами старокатолического движения (см. Старокатолицизм), а также выпустил апологетическое сочинение «Безошибочность папского учительства согласно решениям Ватиканского Собора» («Das unfehlbare Lehramt des Papstes nach der Entscheidung des vaticanischen Concils»). На конференции германских епископов в Фульде в сентябре 1870 г. В.Э. фон Кеттелер вместе с другими участниками подписал заявление о полном принятии догмата о папской безошибочности в том виде, в каком его провозгласил первый Ватиканский Собор. После объединения Германии на выборах в рейхстаг Германской империи (март 1871 г.) В.Э. фон Кеттелер был избран депутатом от города Таубербишофсхайма; в рейхстаге участвовал в создании партии католического центра (Zentrum), целью которой была защита интересов католической церкви и немецких католиков. Во время разработки конституции Германской империи В.Э. фон Кеттелер выступал в рейхстаге и участвовал в переговорах с канцлером Отто фон Бисмарком о внесении в конституцию положения о правах и свободах католиков, которое действовало в законодательстве королевства Пруссия. При поддержке либеральной партии в рейхстаге О. фон Бисмарк, видевший в автономии католической церкви от государственной власти угрозу для имперского централизованного управления, начал проводить антикатолическую политику «Культуркампф».