La Bula Pontificia “Laetamur Vehementer” es fechada el 22 de octubre de 1953. Es designado como primer obispo de la sede Mons. Pedro Cantero Cuadrado (* 1902 † 1978), que toma posesión el 15 de marzo de 1954, con cuyo acto comienza a regir la vida de la Iglesia en Huelva. Tenía entonces la nueva diócesis 6 arciprestazgos, 88 parroquias y 101 sacerdotes para 379.147 almas. Las comunidades religiosas eran 4 con 35 religiosos y 34 de mujeres con 273 religiosas.

Sucedió al primer obispo de Huelva el Venerable Mons. José María García Lahiguera (nacido en 1903 y fallecido en 1989 con fama de santidad), quien tomó posesión el 23 de agosto de 1964, mediado ya el Concilio Vaticano II. Trasladado en 1969 a la Archidiócesis de Valencia, ocupa en 1969 el cargo de Vicario Capitular, Sede Vacante entre septiembre y diciembre, D. Bernardo Pascual Real (* 1927 † 2001). En la actualidad, Mons. José María García Lahiguera, fundador de las Hermanas Oblatas de Cristo Sacerdote, está en proceso de beatificación.

El 18 de diciembre de 1969 tomaba posesión de la sede Mons. Rafael González Moralejo (* 1918 † 2004), a quien tocó conducir y pastorear el pueblo de Dios en Huelva en los difíciles pero esperanzadores años de postconcilio.

Desde el 16 de noviembre de 1990, contó con la ayuda de Mons. Ignacio Noguer Carmona, que fue nombrado Obispo Coadjutor el 21 de octubre de 1990 y tomó posesión el 16 de noviembre del mismo año. El día 27 de octubre de 1993, tras la aceptación de la renuncia presentada ante la Santa Sede por Mons. González Moralejo, pasó a ocupar la sede onubense Mons. Noguer Carmona. El hasta entonces obispo emérito de Huelva, falleció el 3 de octubre de 2019 en la ciudad de Huelva.

Con fecha, 8 de julio de 2006, Tras la aceptación, el 17 de julio de 2006, fue nombrado por S.S. el Papa, Benedicto XVI, Mons. José Vilaplana Blasco, que ocupaba la Sede de Santander, como nuevo Obispo de Huelva, sede de la que toma posesión el día 23 de septiembre de 2006. Presentó su renuncia el 5 de diciembre de 2019, al cumplir los 75 años de edad, pasando a ser administrador apostólico el 15 de junio de 2020, fecha en que S.S. Francisco nombró Obispo de Huelva a Mons. Santiago Gómez Sierra.

El 25 de julio de 2020, Mons. Santiago Gómez Sierra, toma posesión de la sede onubense como obispo titular, proveniente de la archidiócesis de Sevilla, de la que había sido obispo auxiliar desde el 18 de diciembre de 2010.