Primo vescovo venne nominato Giovanni Battista D'Orliè de Saint Innocent, dei canonici regolari di Sant'Agostino, che fu l'ultimo priore di San Lorenzo di Oulx.[4] A lui si deve la celebrazione del primo sinodo diocesano, tra il 14 e il 16 settembre 1762, con cui diede forma e organizzazione alla nuova diocesi;[5] e l'acquisizione di un palazzo adiacente a quello vescovile come sede del seminario vescovile, che sarà poi trasferito nell'ex convento degli Agostiniani nel 1817.[6]
Il 3 agosto 1772 Pinerolo cedette una porzione del suo territorio, corrispondente alle valli di Oulx, di Cesana e di Bardonecchia, a vantaggio dell'erezione della diocesi di Susa, ma la cessione divenne effettiva solo alla morte del vescovo di Pinerolo, nel 1797.
Molto dovette patire Pinerolo sotto la dominazione francese. Gli antifrancesi e antirepubblicani furono sopraffatti dalle milizie valdesi. Nel 1802 furono sciolte le corporazioni religiose e incamerati i loro beni: agostiniani, francescani, cappuccini, domenicani, carmelitani, fogliesi e clarisse. Il vescovo scelse una linea molto prudente, fino a far cantare il Te Deum per Napoleone e a lodarne la religiosità, proprio mentre si adottavano misure restrittive come l'imposizione di tasse che non risparmiarono il pastorale del vescovo e la riduzione del numero dei giorni festivi.
In occasione del riordino delle diocesi piemontesi voluto da Bonaparte, la sede pinerolese fu soppressa da papa Pio VII il 1º giugno 1803 e il suo territorio incorporato in quello della diocesi di Saluzzo.[7] La diocesi fu ristabilita il 17 luglio 1817 con la bolla Beati Petri dello stesso pontefice; all'antico territorio furono aggiunte altre 5 parrocchie, scorporate dall'arcidiocesi torinese.[2]
Durante il periodo risorgimentale il vescovo Renaldi (1848-1873) mantenne un atteggiamento liberale, spesso in contrasto alla linea dei metropoliti torinesi. Si schierò decisamente a favore dell'emancipazione dei valdesi voluta da re Carlo Alberto, che appoggiò nelle sue prediche contro l'intolleranza. Accolse nella sua diocesi i chierici di simpatie liberali rifiutati dall'arcivescovo di Torino e al concilio Vaticano I fu uno strenuo oppositore del dogma dell'infallibilità papale.
L'anticlericalismomassonico e liberale osteggerà il vescovo Vassarotti (1873-1881), succeduto a Renaldi. Per alcuni mesi non poté risiedere in vescovado per la mancanza dell'exequatur governativo alla sua elezione. Le autorità non presenziarono al suo ingresso in diocesi e più tardi dovette rinunciare al progetto di restauro della cattedrale, per l'ostilità dell'amministrazione comunale. Il suo episcopato fu tutto all'insegna della devozione: triplicò gli alunni iscritti al seminario e nella visita pastorale combatté gli abusi morali quali l'inosservanza delle feste religiose, le bestemmie, le intemperanze.
Infine il progetto del restauro della cattedrale fu uno dei successi del vescovo Sardi (1886-1894); la cattedrale fu ultimata all'inizio del Novecento con l'edificazione delle cappelle della navata destra e delle sacrestie.
Il vescovo Giovanni Battista Rossi (1894-1922) difese i fedeli da quelli che considerava i pericoli della predicazione valdese, a suo giudizio opera del demonio (in particolare insistette sul culto dei santi e della Vergine), e dalla diffusione dell'ideologia socialista. Al Rossi si deve anche la costruzione del nuovo seminario, inaugurato nel settembre del 1899, la diffusione dell'opera catechistica nelle parrocchie della diocesi e la fondazione nel 1906 de L'Eco del Chisone, settimanale cattolico della diocesi.
Dal 1968 al 1974 la diocesi rimase senza vescovo. Per i primi quattro anni fu governata, in qualità di amministratore apostolico, dal vescovo Bartolomeo Santo Quadri, che fu tra i principali promotori e diffusori in diocesi dello spirito e delle decisioni del concilio Vaticano II, in particolare quelle riguardanti l'ecumenismo, dando così avvio ad un nuovo rapporto tra la diocesi e la comunità valdese.[2]
Nel 1997 il vescovo Pietro Giachetti istituì il museo diocesano di Pinerolo, nei pressi della cattedrale. Il suo successore, Pier Giorgio Debernardi, ha fondato nel 2000 la biblioteca diocesana "Giulio Bonatto", con sede nei locali del seminario vescovile.
Cronotassi dei vescovi
Si omettono i periodi di sede vacante non superiori ai 2 anni o non storicamente accertati.
Jean-Baptiste D'Orliè De Saint Innocent, C.R.S.A. † (5 maggio 1749 - 2 settembre 1794 deceduto)
^Caffaro, Notizie e documenti della Chiesa pinerolese, vol. I, p. 595.
^Gian Vittorio Avondo e Marco Comello, Frontiere contese tra Italia e Francia, Torino, Edizioni del Capricorno, 2012, ISBN 978-88-7707-160-6. p. 91
^Caffaro, Notizie e documenti della Chiesa pinerolese, vol. I, pp. 460-462.
^Caffaro, Notizie e documenti della Chiesa pinerolese, vol. I, pp. 503 e 597 e seguenti.
^Lettera apostolica Gravissimis causis, pubblicata in edizione latina e traduzione francese in: Bulletin des lois de l'Empire français, quarta serie, tomo terzo, pp. 58-69. A seguire la lettera esecutoria del cardinale Caprara, pp. 69-92.
^Il 1º febbraio 1805 fu nominato vescovo di Ivrea.