Как глава конгрегации клириков, Гомес Лайнес обладал правом совещательного голоса на открывшейся в 1562 г. семнадцатой сессии Тридентского собора (продолжение работы Собора он активно поддерживал). 13 августа Гомес Лайнес прибыл в Тренто. Участвовал в обсуждении вопроса о таинстве священства и связанного с этим вопроса о происхождении церковной иерархии. В речи 20 октября 1562 г., не разделяя позиции ряда испанских богословов, со многими из которых его связывала давняя дружба, Гомес Лайнес подчеркнул, что пастырская власть епископов происходит от папы Римского, а не непосредственно от Бога. Эта речь способствовала обострению противостояния происпанской и пропапской партий, сложившихся на Соборе. В речи 9 декабря Гомес Лайнес уточнил свою позицию: при рукоположении епископ получает сакраментальную власть (potestas ordinis) непосредственно от Бога, а юрисдикцию (potestas iurisdictionis) – от понтифика, которому она была передана Богом через апостола Петра. Гомес Лайнес защищал верховенство папской власти над полномочиями Собора. В дискуссии о таинстве брака Гомес Лайнес выражал уверенность в том, что тайный брак является не только действительным, но и законным (его точка зрения не была поддержана Собором). После закрытия Собора (4 декабря 1563 г.) Гомес Лайнес прочёл несколько проповедей в ряде городов Северной и Центральной Италии, а потом вернулся в Рим. Здоровье его сильно ухудшилось, однако до самой смерти он проповедовал и служил мессу. При жизни ничто из его сочинений опубликовано не было, но и в Ордене иезуитов, и вне его Гомеса Лайнеса признавали одним из крупнейших богословов своего времени. Ярким свидетельством этого является поручение Игнатия Лойолы, в 1553 г. предложившего Гомесу Лайнесу написать богословскую сумму, которая стала бы основой для обучения во всех иезуитских коллегиях (эта работа не была завершена). Важную часть наследия Гомеса де Леона Диего Лайнеса составляют его речи на Тридентском соборе. Ему принадлежит несколько работ, написанных по просьбам Римских пап и высших церковных иерархов, например, о ростовщичестве («Tractatus de simonia ad Paulum papam», 1556 г.) и об индульгенциях («De indulgenciis», 1564 г.), или связанных с деятельностью Гомеса Лайнеса как проповедника. Он принимал участие в составлении инструкций по организации учебных заведений Ордена иезуитов, проповеднической деятельности членов Общества Иисуса и др. Обширная переписка Гомеса Лайнеса затрагивает широкий круг богословских, административных, политических вопросов. Одно из его посланий секретарю Игнатия Лойолы иезуиту Хуану Альфонсо де Поланко (1547 г.) считается первый, ещё прижизненной биографией основателя и первого генерала Общества Иисуса. Значительная часть проповедей и посланий Гомеса де Леона Диего Лайнеса до настоящего времени не изучена и не опубликована.