Incerta è l'origine della diocesi, attestata con certezza nel V secolo. Papa Leone I nel 450 assegnò Avignone alla provincia ecclesiastica dell'arcidiocesi di Arles, sottraendola a quella di Vienne. Primo vescovo documentato è Nettario, che prese parte al concilio di Riez del 439. Nella seconda metà del VII secolo è posto dalla tradizione l'episcopato di sant'Agricola, patrono di Avignone.
Nel XIII secolo la diocesi vide la diffusione dell'eresia degli Albigesi ed un valido oppositore nella persona del vescovo, di origini bolognesi, Zoen Tencarari, che sostenne in particolare gli ordini religiosi mendicanti stabilitisi in diocesi.
Il XIV secolo si iniziò con la fondazione dell'università da parte del vescovo Bertrand d'Aimini, sotto il cui episcopato i papi stabilirono la propria residenza ad Avignone, dal 1309 al 1376 (cfr. Cattività avignonese). Mentre per questo motivo la città diveniva celebre, la diocesi di Avignone venne spesso affidata al governo di vicari generali che l'amministravano in nome dei pontefici, che ritenevano per sé il titolo vescovile.
Il periodo della Controriforma vide l'introduzione nella diocesi di nuovi ordini religiosi: gesuiti, oratoriani, carmelitani scalzi, visitandine e orsoline. Anche grazie a questi religiosi il giansenismo non ebbe buon gioco e non si affermò nell'arcidiocesi. A cavallo tra il XVII e il XVIII secolo ben tre nuovi seminari vengono istituiti ad Avignone, in generosa ottemperanza alle disposizioni tridentine.
In epoca rivoluzionaria impose un vicario capitolare in sostituzione dell'arcivescovo Giovanni Carlo Vincenzo Giovio, tanto che papa Pio VI protestò con l'enciclicaAdeo Nota del 23 aprile 1791. Tuttavia la Costituzione civile del clero non attecchì e i preti che giurarono fedeltà ad essa furono una sparuta minoranza, mentre la grande maggioranza, nonostante il pericolo, continuò ad esercitare segretamente il ministero sacerdotale. Quattro preti di Avignone furono giustiziati a Parigi nel 1792 e trentadue religiose furono ghigliottinate ad Orange nel 1794. Saranno beatificati da papa Pio XI.
In seguito al concordato con la bollaQui Christi Domini di papa Pio VII del 29 novembre 1801, l'arcidiocesi si ampliò incorporando il territorio di numerose diocesi soppresse: Alès (in parte), Apt (in gran parte), Carpentras, Cavaillon, Nîmes, Orange, Saint-Paul-Trois-Châteaux (in parte), Sisteron (in piccola parte), Uzès e Vaison. Inoltre, incorporò alcune parrocchie che prima appartenevano alla diocesi di Gap. Tuttavia, perse contestualmente il rango di arcidiocesi e divenne suffraganea dell'arcidiocesi di Aix. Il nuovo territorio diocesano comprendeva i due dipartimenti della Vaucluse e del Gard.
Nel giugno 1817 fra Santa Sede e governo francese fu stipulato un nuovo concordato, cui fece seguito il 27 luglio la bolla Commissa divinitus, con la quale il papa restaurava la sede metropolitana di Avignone, con Orange come unica diocesi suffraganea. Tuttavia, poiché il concordato non entrò in vigore in quanto non ratificato dal Parlamento di Parigi, queste decisioni non ebbero effetto.
Il 6 ottobre 1822 con la bolla Paternae caritatis del medesimo papa Pio VII fu ristabilita la diocesi di Nîmes, ricavandone il territorio dalla diocesi di Avignone, e contestualmente quest'ultima fu di nuovo elevata al rango di arcidiocesi metropolitana, con suffraganee le diocesi di Valence, di Viviers, di Nîmes e di Montpellier.
L'8 dicembre 2002, con la riorganizzazione delle circoscrizioni diocesane francesi, Avignone ha perso il rango di sede metropolitana, pur mantenendo il titolo arcivescovile, ed è entrata a far parte della provincia ecclesiastica di Marsiglia.[3]
Cronotassi dei vescovi
Si omettono i periodi di sede vacante non superiori ai 2 anni o non storicamente accertati.
La cronotassi dei vescovi avignonesi dei primi secoli è fortemente condizionata dalla scoperta di un manoscritto, attribuito a Jean Savaron e anteriore al XVI secolo, fatta dal certosino Polycarpe de la Rivière, abate di Bompas, e pubblicato agli inizi del XVII secolo, manoscritto che nessun altro storico in seguito ha mai più potuto consultare perché introvabile. Ciò ha suscitato il forte sospetto che il manoscritto di Savaron possa essere un falso e che i 25 vescovi che questo menziona prima di Saturnino siano tutti spuri.[4]
La presente cronotassi riporta solo i vescovi documentati storicamente.
^(FR) Matthieu Desachy, "Albi avant d'autres. L'influence de Louis d'Amboise et le rôle de la famille Jouffroy dans l'introduction de l'imprimérie à Albi", in Foi, art, culture en pays Tarnais, Albi, 2009, p. 122 ISBN 978-2-915699-97-5
^L'elenco completo dei vescovi si trova in Gallia christiana, coll. 851 e seguenti (cfr. anche Reynard-Lespinasse, pp. 4-8). La stessa Gallia christiana (e Gams) ritiene per buoni solo 6 di questi vescovi; Duchesne e Girard nessuno. Inoltre, l'elenco di Polycarpe ignora il primo vescovo certo e storicamente documentato, Nettario. La presente cronotassi riporta solo i vescovi documentati storicamente: inoltre sono incerte le datazioni dei vescovi dal X al XIII secolo, in quanto le fonti citate hanno ognuna una propria cronologia, non sempre compatibile con le altre.
^Un vescovo di nome Giuliano è menzionato in un concilio del 475, ma senza indicazione della sede episcopale.
^Dopo Salutare, Polycarpe de la Rivière pone i vescovi Eucherio e Ermenio, di cui solo il primo è accettato da Gallia christiana. Un vescovo di nome Eucherio infatti prese parte ai concili della provincia di Arles dal 524 al 533, ma in nessun caso è indicata la sede di appartenenza. Duchesne e Girard lo escludono dalle loro cronotassi.
^Dopo Valente, la cronotassi policarpiana riporta Dinamio, figura controversa, che, secondo un epitaffio, sarebbe stato prima governatore di Marsiglia e poi vescovo di Avignone. Duchesne riporta invece un altro epitaffio, dove non si fa menzione dell'episcopato e che attesta che Dinamio fu sposato per 50 anni con Eucheria.
^Dopo Massimo, Gallia christiana riporta il vescovo Edmondo, prima abate di Montmayour e poi vescovo di Avignone. Tuttavia la stessa Gallia christiana (col. 603) scrive che l'abbazia di Montmayour venne fondata solo nel X secolo.
^Secondo la Vita di sant'Agricola (del XVI secolo), patrono di Avignone, i vescovi Magno, Agricola e Veredemio si sarebbero succeduti in epoche imprecisate tra la metà del VII secolo e l'inizio dell'VIII. Un vescovo di nome Magno partecipò nel 650 al concilio di Chalon, ma senza indicazione della sede episcopale. Dei successivi tre vescovi riportati da Gallia christiana, i primi due, Giovanni II e Alfonso, non hanno alcun riferimento documentario; mentre il terzo, Giuseppe, non fu vescovo di Avignone, ma di Tortona e come tale partecipò al concilio romano del 769.
^Menzionato da Gallia christiana, ma ignoto a Duchesne e Girard.
^Alcuni autori, prima di Ragenuzio, hanno inserito nelle loro cronotassi i vescovi Remigio I e Fulcherio I, frutto di una errata lettura dei documenti storici, per cui hanno attribuito a Ludovico il Pio († 840) documenti che furono redatti all'epoca di Ludovico IV il Fanciullo († 911), cioè all'inizio del secolo successivo. Eugène Duprat, Les origines de l'église d'Avignon (suite et fin), dans Mémoires de l'Académie de Vaucluse, tome 9, 1909, p. 125.
^Nominato arcivescovo titolare, titolo personale, di Voncaria.
^Dall'11 gennaio all'11 luglio 2021, giorno della presa di possesso di François Fonlupt, fu amministratore apostolico Georges Pontier, arcivescovo emerito di Marsiglia.