A Diocese de Piracicaba foi criada em 26 de fevereiro de 1944, com território desmembrado da Diocese de Campinas, e instalada no dia 11 de junho do mesmo ano.
Após a instalação, a nova diocese continuou sob o governo de Dom Paulo de Tarso Campos, bispo de Campinas, na qualidade de Administrador Apostólico, até a posse do primeiro bispo diocesano, Dom Ernesto de Paula, em 8 de setembro de 1945. Dom Ernesto governou a diocese até 9 de janeiro de 1960, quando, por problemas de saúde, renunciou ao cargo.
Até a posse do novo bispo, a administração da diocese esteve confiada ao Monsenhor Francisco Mütschele, escolhido como Vigário Capitular e Ecônomo pelo Conselho Diocesano.
Monsenhor Francisco Mütschele (primeiro à esquerda) dirigiu a diocese por oito meses. Na foto aparece junto com Dom Ernesto e Pe. Luiz G. Juliani
Em 15 de agosto de 1960, tomou posse o segundo bispo diocesano, Dom Aníger Francisco de Maria Melillo, que dirigiu efetivamente a diocese até 28 de fevereiro de 1980, mas continuou como bispo titular até 11 de janeiro de 1984, quando a Santa Sé comunicou sua renúncia oficial.
Em 28 de fevereiro de 1980, assumiu o governo da diocese Dom Eduardo Koaik, como Bispo Coadjutor com direito à sucessão e Administrador Apostólico “Sede Plena”. Com a renúncia de Dom Aníger, tornou-se o terceiro bispo diocesano, e exerceu seu ministério até 5 de julho de 2002, quando tomou posse o quarto bispo, Dom Moacyr José Vitti.
Dom Moacyr permaneceu pouco tempo à frente da diocese, pois no dia 19 de maio de 2004 foi nomeado Arcebispo de Curitiba. Encerrou seu ministério em Piracicaba no dia 18 de junho, quando tomou posse em Curitiba.
Para dirigir a diocese até a posse do novo bispo, o Colégio de Consultores escolheu, no dia 22 de junho de 2004, o Monsenhor Jorge Simão Miguel (foto) como Administrador Diocesano.
Em 24 de julho de 2005 tomou posse o 5º bispo diocesano, Dom Fernando Mason. Ele foi nomeado pelo Papa Bento XVI no dia 25 de maio.