Na powstaniu i dziejach diecezji tarnowskiej zaważyła sytuacja polityczna, która zaistniała po pierwszym rozbiorze Polski w 1772 r. W granicach zaboru austriackiego znalazła się bowiem m.in. cała południowa część diecezji krakowskiej znajdująca się po prawej stronie Wisły, która obejmowała tereny od Żywca i Oświęcimia na zachodzie, aż do ujścia Sanu do Wisły, a także do Strzyżowca i Żmigrodu na południowym-wschodzie. W całości stanowiło to 1786 r. 19.633 km2 powierzchni, 26 dekanatów, 371 parafii, 30 filii 1.147.467 wiernych obrządku łacińskiego.

Pod presją władz austriackich bp krakowski I.K. Sołtyk utworzył 27.09.1777 r. osobny wikariat i oficjałat generalny dla galicyjskiej części diecezji krakowskiej w położonym na prawym brzegu Wisły Zakrzówku pod Krakowem. Na skutek dalszych nacisków władz austriackich, bp Sołtyk przeniósł 26.02.1781 r. siedzibę oficjałatu i wikariatu generalnego do Tarnowa, a na urząd oficjała i wikariusza generalnego powołał prepozyta kapituły wojnickiej, ks. Jana Duwalla.

Trzymając się taktyki faktów dokonanych, cesarz Józef II utworzył 20.091783 r. z galicyjskiej części diecezji nową diecezję ze stolicą w Tarnowie, a na jej pierwszego biskupa powołał ks. Jana Duwalla. Kanonicznie ten stan rzeczy potwierdził papież Pius VI w bulli "In suprema beati Petri cathedra" z dnia 13.03.1786 r. Ponieważ w grudniu 1785 r. zmarł biskup nominat Jan Duwall papież Pius VI na wniosek cesarza Józef II zamianował biskupem tarnowskim ks. Floriana Amanda Janowskiego, dotychczasowego opata tynieckiego, który we wrześniu 1786 r. objął rządy pasterskie w nowej diecezji.

Biskup Janowski, dostosowując na polecenie władz zaborczych granice diecezji do administracji państwowej, przekazał diecezji przemyskiej 3 dekanaty (Miechocin, Rudnik, Głogów Małopolski) i 28 parafii, a diecezji spiskiej - dekanat spiski w okręgu lubowelskim (7 parafii), przejął natomiast jurysdykcję nad dekanatem Krosno (8 parafii) wyłączonym z diecezji przemyskiej.

Po znalezieniu się Krakowa w granicach zaboru austriackiego w 1795 r. i śmierci bpa Janowskiego w 1801 r. administracja austriacka przygotowała plan zniesienia i podziału diecezji tarnowskiej. Papież Pius VI przystał na taką zmianę w 1805 r. przenosząc kapitułę katedralną do Kielc i rozdzielając terytorium młodej diecezji między biskupstwo przemyskie i krakowskie. Taki stan trwał faktycznie 4 lata.

W 1809 r. część ziem polskich wraz z Krakowem włączona została do Księstwa Warszawskiego. Dla tej części diecezji krakowskiej, która pozostała w granicach zaboru austriackiego (w 1813 r. - 14 dekanatów, 233 placówki duszpasterskie, 280 kapłanów diecezjalnych i 84 zakonnych oraz 568.184 wiernych), utworzono w 1810 r. prowizoryczny zarząd w formie wikariatu generalnego w Starym Sączu, zależnego od metropolity lwowskiego obrządku łacińskiego. Kiedy Kongres Wiedeński w 1815 r. przesądził o pozostaniu Krakowa poza granicami zaboru austriackiego, na skutek zabiegów władz austriackich papież Pius VII bullą "Studium paterni affectus" w 1821 r. erygował diecezję w Tyńcu, a na jej pierwszego biskupa powołał ks. Grzegorza T. Zieglera, profesora teologii dogmatycznej i historii Kościoła na Uniwersytecie Wiedeńskim oraz Uniwersytecie Jagiellońskim. Diecezja tyniecka objęła swymi granicami 4 cyrkuły polityczne: Bochnia, Myślenice i Sącz w diecezji krakowskiej oraz cyrkuł tarnowski z diecezji przemyskiej. Na prośbę rezydującego w Bochni bpa Zieglera papież Leon XII przeniósł stolicę biskupią do Tarnowa i nadał jej nazwę "tarnowska". Obejmowała ona w 1826 r. 18 dekanatów, 323 placówki duszpasterskie, 387 kapłanów diecezjalnych i 58 zakonnych oraz 904.644 wiernych. W tych granicach diecezja utrzymała się do 1880 r.

Po włączeniu Wolnego Miasta Krakowa do Cesarstwa Austriackiego (1846), władze austriackie zamierzały w 1878 r. włączyć całą diecezję tarnowską do biskupstwa krakowskiego. Tylko nieugięta postawa papieża Leona XIII uratowała diecezję od kasaty. Na mocy jego bulli diecezja odstąpiła biskupstwu krakowskiemu dekanaty zachodnie (Biała, Oświęcim, Skawina, Wadowice, Żywiec, Wieliczka), a w nich 101 parafii, 157 kapłanów i 335.100 wiernych. Po śmierci biskupa tarnowskiego J.A. Pukalskiego włączono w 1886 r. do Krakowa dalsze 4 dekanaty (Maków, Myślenice, Niepołomice, Nowy Targ), 42 parafie, 74 kapłanów i 174.512 wiernych.

Zmiany w granicach diecezji nastąpiły jeszcze dwukrotnie. W 1925 r. ogólnopolska reorganizacja struktur diecezjalnych przeprowadzona przez papieża Piusa XI sprawiła, że diecezja utraciła 7 parafii koło Mszany Dolnej na rzecz Krakowa, parafię Pstrągowa do diecezji przemyskiej, zyskała natomiast na pograniczu z diecezją przemyską 31 parafii, 47 kapłanów i 91.467 wiernych. Do 1992 r. obszar diecezji pozostawał niezmienny i wynosił 9.500 km2. W tym bowiem roku na mocy dekretu Stolicy Apostolskiej "O ustanowieniu i okrePleniu granic diecezji i prowincji kościelnych w Polsce" przyłączono do nowo tworzącej się diecezji rzeszowskiej 49 parafii z dekanatów: Biecz, Gorlice-Południe, Gorlice-Północ, Kolbuszowa i Ropczyce, zaP do diecezji sandomierskiej dekanat Baranów Sandomierski. Wraz ze zmianami terytorialnymi 130 kapłanów przeszło do pracy w diecezjach rzeszowskiej i sandomierskiej.

Obecny zasięg terytorialny diecezji tarnowskiej obejmuje cześć województwa małopolskiego i podkarpackie. Graniczy z archidiecezją krakowska oraz diecezjami: kielecką, sandomierską i rzeszowską. Południowa granica diecezji pokrywa się z częścią południowej granicy Polski.