Giáo phận Xuân Lộc được tách từ giáo phận Sài Gòn năm 1965, là một trong các giáo phận đàn em, nhưng việc sống Tin Mừng đã phát triển tại đây rất sớm (khoảng năm 1698). Trên 300 năm hình thành và phát triển, nhờ ơn Chúa và sự góp sức chung lòng của các thừa sai: dòng Tên, Hội Thừa sai Paris, thừa sai thuộc Thánh Bộ, dòng Phanxicô, các linh mục, tu sĩ và giáo dân vùng Xuân Lộc đã viết nên trang sử của mình và góp phần vào trang sử Giáo hội Việt Nam.

  Từ sắc chỉ cấm đạo của nhà Nguyễn năm 1630-1665, và cuộc khai phá đất Phương Nam (1698), các Kitô hữu đến vùng đất Bar-Ya hay Ba-ria (Bà Rịa), Dou-nai (Đồng Nai), Ben-go (Bến Gỗ), Dat-do (Đất Đỏ)… để yên bề sinh sống và giữ đạo. Họ được các thừa sai dòng Tên đi theo phục vụ. Năm 1670, ở Xích Lam (Đất Đỏ), gần Bà Rịa đã có gần 300 gia đình Công giáo. Năm 1692, Đức cha F. Pérez kinh lý các họ đạo tại vùng Bến Gỗ. Theo Đức cha M. Labbé, năm 1670, “miền Đồng Nai có ít nhất trên 2.000 giáo dân”. Sự việc các cha dòng Tên ở Đồng Nai, được cha Juan Antonio Arnedo nhắc tới từ năm 1700, cụ thể năm 1738, cha Johann Grueber phục vụ 8.000 giáo hữu.

  Ngày 2-7-1740, Đức cha E.F. de la Baume (khâm sai Toà Thánh) ra nghị định phân chia địa sở cho các thừa sai hoạt động, trong đó Đồng Nai được trao cho các cha dòng Tên coi sóc (trừ Bến Gỗ thuộc Hội Thừa sai Paris). Theo cha Adrien Launay, năm 1747, vùng Đồng Nai có số giáo hữu như: Ben-go (Bến Gỗ) 200 giáo hữu thuộc Hội Thừa sai Paris. Các cha dòng Tên coi sóc: R. Dou-nai (Đồng Nai) 400, Ben-go (Bến Gỗ) 250, Da-lua 500, Ke-tat 70, Dou-mon 40, R.Mo-xoai (Mô Xoài) 400, Ba-ria (Bà Rịa) 140, Nui-nua (núi Nứa) 50 và Đất Đỏ 380.

  Năm 1844, giáo phận Đàng Trong được chia thành hai: Đông Đàng Trong (Quy Nhơn) và Tây Đàng Trong (Sài Gòn). Tây Đàng Trong gồm 6 tỉnh Nam Kỳ, xứ Cao Miên (Khơ Me) và các tỉnh phía Nam Ai Lao. Vùng đất Xuân Lộc (Bà Rịa, Vũng Tàu, Đồng Nai) có đông giáo hữu thuộc giáo phận Tây Đàng Trong do Đức cha D. Lefèbvre Ngãi coi sóc.

  Năm 1850, Toà Thánh tách trọn phần đất Khơ Me để thành lập giáo phận mới gọi là Nam Vang, trao cho Đức cha J.C. Miche Mịch coi sóc. Từ ngày phân chia giáo phận đến hết năm 1862, các thừa sai, linh mục, tu sĩ và giáo dân thuộc giáo phận Xuân Lộc ngày nay đã phải gánh chịu cơn bách hại cách tàn khốc. Ngoài các bản án được triều đình phê chuẩn cụ thể, phải nói tới cuộc bách hại tập thể như vụ thiêu sinh 4 ngục: ngục Dinh (Phước Lễ), ngục Thơm (Long Kiên), ngục Thành (Long Điền) và ngục Đất Đỏ (Phước Thọ) gồm 700 người. Đêm 7-1-1862, nhà cầm quyền cho đốt bốn ngục thiêu sinh 444 giáo hữu ở 5 họ lẻ: Đất Đỏ, Thơm, Dinh, Thành, Gò Sâm (Thạnh Mỹ) hạt Bà Rịa, các vị tử đạo được thừa sai Croc Hoà và cha Trí mai táng trong ba ngôi mộ tập thể ngày 8-1-1862.

  Năm 1924, giáo phận Tây Đàng Trong được đổi tên thành giáo phận Sài Gòn. Năm 1954, gần 800.000 người Công giáo Bắc Việt di cư vào Nam và ở rải rác khắp các tỉnh từ miền Trung trở vào, một số rất đông đã tụ về miền Xuân Lộc tạo nên các xứ đạo mới như Hố Nai, Gia Kiệm, Phương Lâm, Vũng Tàu. Năm 1960, Toà Thánh chia giáo phận Sài Gòn thành 3 giáo phận: một giữ tên cũ (Sài Gòn), giáo phận Đà Lạt và giáo phận Mỹ Tho. Vùng đất giáo phận Xuân Lộc thuộc giáo phận Sài Gòn.

  Ngày 14-10-1965, Đức Phaolô VI ban sắc chỉ tách giáo phận Sài Gòn thành 3 giáo phận: giáo phận Sài Gòn vẫn giữ tên cũ, Phú Cường và giáo phận Xuân Lộc. Giáo phận Xuân Lộc gồm ba tỉnh: Long Khánh, Biên Hoà và Phước Tuy (Bà Rịa). Toà Thánh bổ nhiệm Đức cha Giuse Lê Văn Ấn làm giám mục tiên khởi. Khi thành lập, giáo phận Xuân Lộc gồm: 164.144 giáo dân trong tổng số dân 521.595 người với 133 giáo xứ, 135 linh mục triều, 19 linh mục dòng, 50 tu sĩ (La San, Gioan Thiên Chúa, Xitô, Đa Minh), 200 nữ tu (Thánh Phaolô, Mến Thánh Giá, Đa Minh). Năm 1974, có 374.560 giáo hữu trên tổng số 1.048.164 dân với 155 giáo xứ, 218 linh mục triều, 25 linh mục dòng, 97 đại chủng sinh, 215 tiểu chủng sinh, 109 tu sĩ, 949 nữ tu, 168 trường trung - tiểu học.

  Đức cha Giuse Lê Văn Ấn đã mở mang giáo phận về mọi phương diện. Ngài đã xây dựng những cơ sở cần thiết cho giáo phận như toà giám mục, chủng viện, Trung tâm Hành hương Đức Mẹ Bãi Dâu. Ngày 17-6-1974, ngài đã qua đời sau một cơn bạo bệnh.

  Đức cha Đa Minh Nguyễn Văn Lãng được Toà Thánh chỉ định làm giám mục chính toà và ngài thụ phong giám mục ngày 11-8-1974. Từ giữa năm 1975, tình hình chính trị Việt Nam thay đổi, Đức cha Đa Minh đã sáng suốt lèo lái con thuyền giáo phận trong những khó khăn thử thách lớn lao.

  Vì nhu cầu mục vụ của giáo phận ngày càng tăng, Đức cha Đa Minh, với sự chấp thuận của Toà Thánh, đã làm lễ tấn phong giám mục cho cha Phaolô Nguyễn Minh Nhật và đặt ngài làm giám mục phó giáo phận Xuân Lộc ngày 16-7-1975.

  Ngày 22-2-1988, Đức cha Đa Minh Nguyễn Văn Lãng đột ngột qua đời, Đức cha Nguyễn Minh Nhật lên làm giám mục chính toà giáo phận trong thời kỳ đất nước đang đổi mới. Ngài đã tích cực xây dựng giáo phận, nhất là thúc đẩy phong trào học hỏi giáo lý trong toàn giáo phận, đào tạo Hội đồng Giáo xứ và đặc biệt đào tạo các ơn gọi linh mục.

  Năm 1992, cha Tôma Nguyễn Văn Trâm được Toà Thánh bổ nhiệm làm giám mục phụ tá giáo phận. Ngài được tấn phong ngày 7-5-1992.

  Ngày 30-9-2004, Toà Thánh bổ nhiệm linh mục Đa Minh Nguyễn Chu Trinh làm giám mục chính toà giáo phận. Ngày 11-11-2004, lễ tấn phong giám mục được tổ chức tại nhà thờ Chính Toà giáo phận, cũng ngày này Đức cha Phaolô Maria chính thức nghỉ hưu.