A Diocese de Piracicaba abrange 15 municípios. Em sua organização pastoral, está dividida em 7 regiões pastorais, com 68 paróquias.
São João Batista
São Benedito
Nossa Senhora de Fátima
Senhor Bom Jesus - Rio das Pedras
Nossa Senhora de Lourdes - Rafard
São Pedro - Mombuca
Nossa Senhora Aparecida - Rio das Pedras
Santo Antônio - Sé Catedral
Senhor Bom Jesus do Monte
São José
Sagrado Coração de Jesus
São Francisco Xavier
Menino Jesus de Praga
São Francisco de Assis
Imaculada Conceição de Nova Suíça
Imaculado Coração de Maria
São Judas Tadeu
Santa Cruz e São Dimas
Santa Catarina
Nossa Senhora Aparecida
Santa Clara
São Paulo Apóstolo
São José de Tupi
São João Batista Precursor
Sagrado Coração de Jesus - Saltinho
Imaculada Conceição
Santa Teresinha
Sant´Ana
São Pedro
São Lucas
Nossa Senhora dos Prazeres
Sagrada Família
Divino Pai Eterno
Santa Rosa de Lima
São João Batista (Ártemis)
Maria Estrela da Evangelização
São João Batista
Nossa Senhora Aparecida
Nossa Senhora da Saúde
Sant´Ana
Bom Jesus
Santa Cruz
São José Operário
Espírito Santo
São Francisco de Assis
Imaculado Coração de Maria
São Pedro e São Paulo
Santo Antônio (Distrito de Ajapi)
São José - Corumbataí
São Joaquim - Santa Gertrudes
Nossa Senhora da Conceição - Ipeúna
Santa Bárbara
Nossa Senhora Aparecida
Nossa Senhora Auxiliadora
Senhor Bom Jesus
São José
Imaculada Conceição
São Sebastião
São João Batista
Santo Antônio
São Judas Apóstolo
São Francisco de Assis
São Paulo Apóstolo
São Pedro
São José
Santa Maria - Santa Maria da Serra
Nossa Senhora do Rosário - Charqueada
Imaculada Conceição - Águas de São Pedro
Quando a diocese foi criada, em 1944, compreendia apenas 12 paróquias. Depois foi crescendo com a anexação ou criação de novas paróquias. Em 1967, eram 32 paróquias e uma capela curada. Diante dessa realidade e dentro do espírito de renovação pastoral proposto pelo Concílio Vaticano II, o bispo Dom Aníger Francisco de Maria Melillo decidiu dividir a diocese em três regiões pastorais, com o objetivo de um melhor trabalho: Região Piracicaba – abrangendo Piracicaba, Rio das Pedras, Águas de São Pedro, São Pedro, Charqueada e Santa Maria da Serra; Região Rio Claro – abrangendo Rio Claro, Corumbataí e Santa Gertrudes, e Região Capivari – abrangendo Capivari, Rafard, Mombuca e Santa Bárbara D´Oeste.
Essa organização vigorou até 1981 quando, no governo de Dom Eduardo Koaik, surgiu uma nova proposta com a finalidade de adequar a divisão pastoral da diocese às suas necessidades e às exigências de aplicação do Plano de Pastoral. Assim, a partir de 20 de agosto de 1981, entrou em vigor uma nova divisão pastoral da diocese, que foi dividida em 6 setores: Setor Centro – Piracicaba (seis paróquias); Setor Norte - Piracicaba (três paróquias) e também as de Águas de São Pedro, São Pedro, Charqueada e Santa Maria da Serra; Setor Sul – Piracicaba (cinco paróquias) e também as de Saltinho e Rio das Pedras; Setor Capivari – paróquias de Capivari, Rafard e Mombuca; Setor Santa Bárbara – as paróquias desta cidade; Setor Rio Claro – as paróquias de Rio Claro, Ipeúna, Corumbataí e Santa Gertrudes.
Em 1998, nova organização foi implantada. A diocese foi dividida em cinco Regiões Pastorais: Região Piracicaba - com setores Centro, Norte e Sul (o setor Sul compreendia também as paróquias de Saltinho e Rio das Pedras); Região Capivari – compreendendo as paróquias de Capivari, Rafard e Mombuca: Região Santa Bárbara – compreendendo as paróquias desta cidade; Região Rio Claro – compreendendo as paróquias de Rio Claro, Corumbataí, Ipeúna e Santa Gertrudes; Região São Pedro – compreendendo as paróquias de São Pedro, Águas de São Pedro, Charqueada, Santa Maria da Serra e a quase-paróquia de Artemis (distrito de Piracicaba).
Em 2002, após assumir o governo da diocese, uma das primeiras medidas de Dom Moacyr José Vitti foi determinar que se realizassem estudos visando à reorganização pastoral da diocese. Foram ouvidos os padres, os religiosos e os leigos, que apresentaram uma série de sugestões depois sistematizadas por uma comissão especial. Como fruto desses estudos, a partir de 2003, a diocese ficou organizada em seis regiões pastorais: Região Pastoral Piracicaba 1 – compreendendo 13 paróquias e 2 quase-paróquias; Região Pastoral Piracicaba 2 – compreendendo 9 paróquias e 1 quase-paróquia de Piracicaba e as paróquias de Rio das Pedras e Saltinho; Região Pastoral Capivari – compreendendo as 3 paróquias da cidade, bem como as de Mombuca e Rafard; Região Pastoral Rio Claro compreendendo as 10 paróquias e 1 quase-paróquia de Rio Claro e as paróquias de Corumbataí, Ipeúna e Santa Gertrudes; Região Pastoral Santa Bárbara – compreendendo as 10 paróquias de Santa Bárbara D’Oeste, e Região Pastoral São Pedro – compreendendo as 2 paróquias da cidade e as paróquias de Águas de São Pedro, Charqueada e Santa Maria da Serra.
Nova organização pastoral - A partir de fevereiro de 2011, entrou em vigor uma nova estrutura organizativa, dentro do espírito de renovação proposto pela Revisão Ampla – que foi um longo processo de revisão e planejamento realizado de 2008 a 2011. A diocese passou a ser dividida em sete regiões pastorais, que vigoram atualmente.