Selon la tradition, plusieurs évangélisateurs ont œuvré à Avignon et dans sa région, avant la création de l'Église d'Avignon proprement dite et de l'évêché, vers le IIIesiècle.
L'évêché est érigé en archevêché le 21 novembre 1475.
Rétrogradé au rang de simple évêché le 29 novembre 1801, Avignon redevient définitivement un archevêché le 6 octobre 1822.
De 1877 à 2009, la dénomination exacte du siège est «Avignon-Apt-Cavaillon-Carpentras-Orange-Vaison», les territoires diocésains de ces anciens évêchés, supprimés en 1801, ayant été rattachés à celui d'Avignon. En février 2009, l'archidiocèse reprend le seul nom d'Avignon.
Il n'y a aucun évêque d'Avignon assuré avant 439, quand l'évêque Nectarius assiste aux conciles régionaux de Riez, en 439, et de Vaison, en 442. Il figure en 449 parmi les consécrateurs de Ravennius, et en 450 parmi les évêques de Gaule ayant signé la lettre en faveur de la métropole d'Arles, en 451 parmi les signataires de la lettre des évêques des Gaules sur l'Incarnaton. Il assiste à la même époque au concile d'Arles sur Lérins.
Cet évêque ne se trouve pas sur la liste qui suit, comme d'autres qui sont connus pour avoir participé à des conciles. Il n'est pas impossible que ce soit une copie d'une liste d'évêques appelés polycarpiques par Eugène Duprat, inventés par dom Polycarpe de la Rivière (1586-1639), prieur de la Chartreuse de Sainte-Croix-en-Jarez[4]. Eugène Duprat, donne, dans les pages 150 et 151, une comparaison de 10 listes d'évêques d'Avignon rédigées par différents auteurs[5].
1300-1309: Bertrand III Aymini (ou Bertrandus), originaire de Tarascon, il a été prévôt d'Avignon (1295) avant d'être nommé évêque (1300)[27]. Il aurait également été cardinal mais rien ne l'atteste[28].
1317-1334[1] ou 1336[2]: papeJean XXII, qui gouverne à nouveau l'évêché, sans porter le titre d'évêque d'Avignon, et nomme à cette fin les administrateurs apostoliques suivants:
1560-1566: cardinal Alexandre Ier Farnèse (ou Alexander), gouverne de nouveau l'archevêché, avec le titre d'administrateur apostolique, pendant la vacance du siège[22].
18 octobre 1648[1] ou 1649[1]-† 20 juin 1669: Dominique II de Marini (Domenico Marini), après avoir été archevêque de Gêne, patriarche latin de Jérusalem (1627-1635)
1669-† 18 novembre 1672: Azzo Ariosto[7] (ou Azo Ariosti[11])
21 février 1673-† 23 octobre 1684: Hyacinthe Libelli
Donné par le Trésor de Chronologie, qui émet des réserves concernant son existence et des interrogations sur les dates d'exercice de sa charge. Ne figure pas dans la liste donnée par La Grande Encyclopédie.
. Les formes communes aux deux évêques, Arbertus, sont données par le Trésor de Chronologie, qui pose par ailleurs cette hypothèse. La forme nominale "Aubert" est donnée par La Grande Encyclopédie.
La forme Godefredus Lauger est donnée par le Trésor de Chronologie, qui précise que cet évêque est peut-être le même que son prédécesseur Léger ou Laugerus (cette source ne cite pas l'évêque Maxime III, donné par La Grande Encyclopédie).
Le Trésor de Chronologie cite en 1179Petrus III, avec un point d'interrogation sur son existence. La Grande Encyclopédie écrit "Pierre II", ce qui laisse supposer qu'il s'agit du même Pierre II qui a déjà siégé entre 1171 et 1173. Le fait que cette dernière source mentionne "Pierre III" et non "Pierre IV" en 1225 semble exclure une coquille.
Nom donné par La Grande Encyclopédie, qui place donc deux évêques "Rostaing" successifs ayant siégé entre 1180 et 1209, alors que le Trésor de Chronologie n'en place qu'un seul.
À noter que le Trésor de Chronologie indique aussi qu'il s'agit du second Bertrandus portant ce nom, alors que cette source ne mentionne pas le "Bertrand Ier" siégeant en 1233.
Henri Reynard-Lespinasse, «Armorial historique du diocèse et de l'État d'Avignon», Mémoires de la Société française de numismatique et d'archéologie - Section d'art héraldique, , p.1-246 (lire en ligne, consulté le ).
Selon un historien de l'église d'Avignon du nom de Nouguier cité en 1806 dans Charles Cottier, Notes historiques concernant les recteurs du ci-devant Comté Venaissin, Carpentras, Proyet, (présentation en ligne), p.43).
La Grande Encyclopédie indique 1391 comme date de fin de l'épiscopat de Faydit d'Aigrefeuille. Le Trésor de Chronologie indique que cet évêque est mort en 1391, mais qu'il quitta son siège en 1386.
Le Trésor de Chronologie donne Guido de Roussillon, sans le nom accolé "Bouchage", siégeant de 1411 à 1428. La même source donne le siège vacant de 1428 à 1432, et rejette les évêques Guy II et Guy III, donnés par La Grande Encyclopédie, se basant pour cela sur les travaux de l'abbé Albanès.
Le Trésor de Chronologie indique que Julien de La Rovère est archevêque d'Avignon à partir du 21 novembre 1475. Cette source ne le donne pas comme simple évêque, pas plus que La Grande Encyclopédie. Cependant, l'Annuaire pontifical, qui indique également que l'évêché est érigé en archevêché le 21 novembre 1475, donne Julien de La Rovère comme simple évêque, dès le 23 mai 1474.
Le Trésor de Chronologie donne Franciscus-Stephanus, c'est-à-dire François-Étienne, et non Étienne seul. Par ailleurs, cette même source donne le nom Dolci et non Dulci.
L'année de fin d'épiscopat de 1717 donnée par lAnnuaire pontifical semble être une erreur. La Grande Encyclopédie et le Trésor de Chronologie donnent tous deux 1742.
Le Trésor de Chronologie donne "Francesco-Maria" (forme italienne pour François-Marie), et non simplement "François", seul prénom donné par La Grande Encyclopédie.
La Grande Encyclopédie inventaire raisonné des sciences, des lettres et des arts - volume quatrième, pages 911 et 912 - Paris (1885-1902).
Trésor de Chronologie, d'Histoire et de Géographie pour l'étude et l'emploi des documents du Moyen Âge, par M. le comte de Mas-Latrie; pages 1382 et 1383 - Paris - V. Palmé (1889) (consultable sur https://gallica.bnf.fr)
Eugène Duprat, Les origines de l'église d'Avignon, p.373-405, dans Mémoires de l'Académie de Vaucluse, tome 8, 1908 (lire en ligne)
Eugène Duprat, Les origines de l'église d'Avignon (suite), p.1-50, dans Mémoires de l'Académie de Vaucluse, tome 9, 1909 (lire en ligne)