San Teodardo, arcivescovo di Narbona, aveva fondato nel IX secolo un'abbazia dedicata a San Martino in un terreno di sua proprietà alla confluenza del Tarn e del Tescou, in località Montauriol[1]. L'abbazia in seguito prese il nome di San Teodardo, perché il suo fondatore vi era morto ed era stato sepolto. Nei pressi dell'abbazia nel 1144 venne fondata la città di Montauban.
L'abbazia fu eretta in diocesi l'11 luglio 1317 con la bollaSalvator noster di papa Giovanni XXII. Fu nominato primo vescovo Bertrand du Puy, ultimo abate di San Teodardo. Nel febbraio dell'anno seguente, il papa, con bolla datata 22 febbraio 1318[2], definì i confini e la composizione del territorio della nuova diocesi, ricavato da quello dell'arcidiocesi di Tolosa e della diocesi di Cahors.
L'abbazia di Montauriol fu sede episcopale fino al 1396, quando il vescovo Bertrand Robert de Saint-Jal trasferì la sua residenza nella città di Montauban.
Nella seconda metà del XVI secolo i calvinisti si fecero padroni della città, nonostante la strenua resistenza dei vescovi. Nel 1561 il culto cattolico fu proibito e si iniziò la distruzione delle chiese, che fu portata avanti nel 1567. Nel 1570 la città divenne una delle quattro piazzeforti protestanti. Nel 1600 il culto cattolico fu permesso per un breve periodo, ma fu solo nel 1629 che i cattolici riuscirono a riottenere il controllo della città, dopo la definitiva sconfitta dei protestanti; in questo stesso anno il vescovo poté rientrare nella sua città episcopale dopo anni di peregrinazione in diversi castelli della diocesi.
Durante il periodo calvinista furono distrutte sia la cattedrale che l'antica abbazia di San Teodardo (1567). Nel 1692 fu posta la prima pietra della nuova cattedrale, che venne solennemente consacrata il 1º novembre 1739. Nel 1664 il vescovo Pierre de Bertier fece costruire la nuova residenza episcopale, che oggi ospita il Museo Ingres.
Nel 1808Napoleone istituì il dipartimento del Tarn e Garonna e il 17 febbraio dello stesso anno papa Pio VII con la bolla Supremo pastorali munere acconsentì a ristabilire la diocesi sul territorio del dipartimento, che era compreso nella diocesi di Cahors. In realtà queste decisioni rimasero lettera morta, in quanto fu impossibile nominarvi un vescovo.
Solo il 6 ottobre 1822 con la bolla Paternae charitatis dello stesso papa Pio VII fu confermato il ristabilimento della diocesi e fu nominato un vescovo che veniva dall'America, Jean-Louis Anne Madelain Lefebvre de Cheverus, che era stato primo vescovo di Boston.
Cronotassi dei vescovi
Si omettono i periodi di sede vacante non superiori ai 2 anni o non storicamente accertati.
Bertrand du Puy, O.S.B. † (5 agosto 1317 - 1317 ? deceduto)
Guillaume de Cardaillac, O.S.B. † (12 novembre 1317 - circa 1355 deceduto)
Jacques de Daux, O.S.A. † (10 giugno 1355 - 21 agosto 1357 nominato vescovo di Gap)
Bertrand de Cardaillac † (21 agosto 1357 - 1361 deceduto)
^Dal 1º ottobre 2022 al 15 gennaio 2023, giorno della presa di possesso di Alain Guellec, fu amministratore apostolico Bertrand Lacombe, arcivescovo di Auch.