Založení biskupství brněnského je spjato s církevními reformami Marie Terezie a Josefa II., které v sedmdesátých letech 18. století radikálně zasáhly do života církve v celé habsburské monarchii. Na přímý podnět císařovny Marie Terezie a na základě buly papeže Pia VI. bylo roku 1777 povýšeno olomoucké biskupství na arcibiskupství a na jihozápadě Moravy došlo k založení biskupství nového, se sídlem v Brně. Stalo se tak 5. prosince 1777.
Prvním brněnským biskupem byl jmenován hrabě Matyáš František Chorinský z Ledské, dosavadní probošt brněnské kapituly a pomocný biskup olomoucký. Brněnská diecéze v první fázi zahrnovala 151 farností v osmnácti děkanátech.
Současným diecézním biskupem brněnským, v historickém sledu třináctým v pořadí je Mons. ThLic. Vojtěch Cikrle (*1946), kterého jmenoval Svatý otec Jan Pavel II. dne 14. února 1990.
Svatý otec Benedikt XVI. byl prvním papežem, který navštívil brněnskou diecézi. V neděli 27. září 2009 slavil na tuřanském letišti bohoslužbu společně se sto dvaceti tisíci poutníky.
Do začátku třetího tisíciletí vstoupila brněnská diecéze s počtem 452 farností, což bylo nejvíce v české i moravské církevní provincii.
Hlavními patrony brněnské diecéze stejně jako katedrály v Brně na Petrově jsou svatí apoštolové Petr a Pavel (29. června). Slavnost posvěcení katedrály je připomínána 21. května.
Rozloha diecéze je 10 668 km 2. Na tomto území žije 1 386 928 obyvatel (údaj ze sčítání lidu, domů a bytů z roku 2011), z toho se k římskokatolické církvi hlásí cca 500 000 osob (tj. 36 %).
O současných 450 farností se stará 346 kněží, z toho je 90 řeholních. Působí zde také 43 trvalých jáhnů. K počtu 608 kostelů, 531 kaplí a 220 kapliček přibylo v letech 1990 až 2013 dvanáct novostaveb kostelů a 32 novostaveb kaplí.
Na území brněnské diecéze se nachází 61 poutních míst, z nichž třiatřicet je zasvěceno Panně Marii. K nejvýznamnějším poutním místům patří Brno-Tuřany, Hluboké Mašůvky, Kostelní Vydří, Křtiny u Brna, Přibyslavice, Sloup v Moravském krasu, Vranov u Brna, Zelená hora u Žďáru nad Sázavou a Žarošice.
Po roce 1990 obnovilo nebo zahájilo svou činnost v brněnské diecézi jedenáct církevních škol v Brně, Jihlavě, Slavkově, Třebíči a Žďáru nad Sázavou.