Hij werd op 22 juli 259 tot opvolger gekozen vin Sixtus II als paus. Hij is vooral bekend gebleven door de strijd der beide Dionysii, waarin hij zijn Alexandrijnse naamgenoot terechtwees en zowel het subordinatianisme als het tegenovergestelde Sabelli-anisme in de christologie veroordeelde (262). Hij wordt als heilige gevierd op 30 december.