Sede arcivescovile è la città di Cuenca, dove si trovano la cattedrale dell'Immacolata Concezione di Maria Vergine e l'ex cattedrale nota con il nome di Iglesia del Sagrario. Nell'arcidiocesi sorgono due basiliche minori: la basilica della Santissima Trinità a Cuenca, e la basilica di Nostra Signora del perpetuo soccorso a Gualaceo.
Il territorio si estende su 8.010 km² ed è suddiviso in 83 parrocchie.
La diocesi di Cuenca fu eretta il 16 gennaio 1769[2], ricavandone il territorio dalla diocesi di Quito (oggi arcidiocesi). Originariamente era suffraganea dell'arcidiocesi di Lima.
Il 28 maggio 1803 e il 29 gennaio 1837 cedette porzioni del suo territorio a vantaggio dell'erezione rispettivamente della diocesi di Maynas (oggi diocesi di Chachapoyas) e della diocesi di Guayaquil (oggi arcidiocesi).
Dal 1818 al 1848 la sede fu de facto vacante per la pretesa del governo repubblicano di esercitare il diritto di patronato. I vescovi eletti dalla Santa Sede non poterono esercitare il governo della diocesi. Dal 1838 il governo aveva imposto per la diocesi di Cuenca Pedro Antonio Torres, che fu eletto vescovo soltanto nel 1843, ma rinunciò l'anno successivo. Nel 1847 il governo propose José Manuel De Plaza, che fu eletto vescovo nel 1848.
Il 29 dicembre 1862 cedette altre porzioni di territorio a vantaggio dell'erezione della diocesi di Loja.
Nel 1890 il vescovo Miguel León Garrido fu sospeso canonicamente dal governo della diocesi, perché con un atteggiamento intransigente che era parso anacronistico aveva suscitato scandalo, giungendo a scomunicare il presidente della repubblica.
