Al segle XIX hi foren incorporades 51 parròquies de la jurisdicció exempta de Sant Victorià d’Assan situades a Sobrarb i al voltant dels antics monestirs ribagorçans de Sant Pere de Taverna i d’Ovarra, entre les quals algunes de llengua catalana (el Ru, a la vall de Benasc; Calbera, Castrocit, Morens, Ovarra, Rallui i Biasques, a la ribera de l’Isàvena). El bisbat de Barbastre fou agregat a Osca pel concordat del 1851 —de fet fou mantingut fins el 1855, en morir el bisbe Fort i Puig—, i la catedral fou reduïda a col·legiata, però Barbastre fou restaurada com a administració apostòlica el 1896 i com a bisbat el 1950. Fins al segle XIX la diòcesi estigué dividida en els quatre oficialats de Barbastre, Aïnsa, Graus i Benasc; el 1980 constava de deu arxiprestats (Barbastre, Naval, Boltanya, Sobrarb, Viu, Belsa, la Fova de Terrantona, Graus, Campo i Benasc), 175 parròquies (34 de les quals de llengua catalana: les 27 de l’arxiprestat de Benasc, 2 del de Graus i 5 del de Campo) i una població d’uns 33.500 h. Amb la denominació de bisbat de Barbastre, o de Roda i Barbastre, ja havia estat erigida el 1101 pel papa Pasqual II una nova diòcesi, ampliació del bisbat de Roda, a petició de Pere I, rei d’Aragó i comte de Ribagorça, i de Ponç, bisbe de Roda, després de la conquesta cristiana de Barbastre el 1101; aquesta nova seu, tanmateix, fou considerada provisional mentre no fos conquerida Lleida. Fins el 1110 el bisbe Ramon de Roda no traslladà la seva residència a la nova ciutat episcopal; en fou expulsat violentament en 1116-17 per les tropes del bisbe d’Osca i hagué de tornar a Roda. Els bisbes d’Osca i de Roda continuaren disputant la possessió de l’església de Barbastre i de les altres esglésies situades entre el Cinca i l’Alcanadre, i les de les valls de Belsa i de Gistau: de fet, fins 1130-34 el bisbe de Roda no tornà a recuperar Barbastre, però hagué de cedir-la novament a Osca el 1148, uns quants anys abans del trasllat de la seu a Roda de Lleida. El conflicte fou resolt definitivament el 1203 pel papa Innocenci III amb la confirmació de Barbastre a favor del bisbat d’Osca, on es mantingué fins el 1571.
El 1995 el bisbat adoptà la denominació oficial de Barbastre-Montsó. Aquest mateix any li foren assignades 111 parròquies situades a la Franja de Ponent fins aleshores pertanyents a la diòcesi de Lleida, 85 de les quals, situades a les comarques de la Ribagorça i la Baixa Ribagorça, foren traspassades immediatament. La resta, situades a la Llitera i el Baix Cinca, ho foren el 1998. El 15 de juny de 1998 es clogué la segona i darrera fase del procés d’incorporació a la diòcesi de Barbastre-Montsó —nom que rep des del 1995, any en què s’inicià la primer fase— de les 111 parròquies de la Franja de Ponent que pertanyien a la diòcesi de Lleida. En la segona fase passaren a Barbastre-Montsó l’arxiprestat del Baix Cinca, amb la seva capital Fraga i les seves 11 parròquies, i el de la Llitera, amb Tamarit i les seves 14 parròquies. El decret del nunci del Vaticà a Espanya, Lajos Kada, que ordenava el trasllat a Barbastre-Montsó de les peces artístiques procedents de les parròquies de la Franja dipositades al Museu Diocesà de Lleida fou recorregut en dues ocasions a la Signatura Apostòlica pel bisbe de Lleida, Ramon Malla. El 1999 fou nomenat bisbe de Barbastre-Montsó Joan Josep Omella i Omella. Després de la presa de possessió del nou bisbe Alfonso Milián Sorribas el 19 de desembre de 2004, al principi del 2005 aquest reclamà la devolució dels béns artístics que guardava el bisbat de Lleida i que, per decret dels tribunals eclesiàstics i civils, foren ordenats de retornat a la diòcesi de Barbastre-Montsó al desembre del 2019.
Episcopologi de Barbastre
- Felipe de Urries (1573-1585) nascut a Jaca (Aragó)
- Miguel Cercito (1585-1595) nascut a Eixea (Aragó)
- Carlos Muñoz Serrano (1596-1604) nascut a Tarassona (Aragó)
- Juan Moriz de Salazar (1604-1616) nascut a ?
- Jerónimo Batista de Lanuza (1616-1622) nascut a Híxar (Aragó)
- Pedro Apaolaza (1622-1625) nascut a Moyuela (Aragó)
- Alfons de Requesens i de Fenollet (1625-1639) nascut a Cervera (Segarra)
- Bernardo Lacabra (1640-1643) nascut a Saragossa (Aragó)
- Diego Chueca (1643-1647) nascut a Calcena (Aragó)
- Miguel Descartín (1647-1656) nascut a Saragossa (Aragó)
- Diego-Antonio Francés Urrutigoyti (1656-1673) nascut a Saragossa (Aragó)
- Ignacio Royo (1674-1680) nascut a Calataiud (Aragó)
- Francisco López de Urraca (1681-1695) nascut a Almunia (Aragó)
- Jerónimo López (1696) nascut a Saragossa (Aragó)
- José Martínez del Villar (1697-1699) nascut a Munebrega (Aragó)
- Francisco de P.Garcés de Marcilla (1700-1708) nascut a Terol (Aragó)
- Pedro-Gregorio de Padilla (1708-1714) nascut a Tarassona (Aragó)
- Pere Teodor Granell (1714-1717) nascut a Fanzara (Alt Millars)
- Carlos Alamán Ferrer (1717-1739) nascut a Naval (Aragó)
- Francisco Antonio Bustamante (1740-1747) nascut a ?
- Benito Marín (1748-1750) nascut a ?
- Juan Ladrón de Guevara (1750-1755) nascut a Pedrola (Castella)
- Diego Rivera (1755-1766) nascut a Llerena (Extremadura)
- Felipe Perales (1766-1772) nascut a Almunia (Aragó)
- Juan-Manuel Cornel (1773-1789) nascut a Cerler (Aragó)
- Agustín Abad y Lasierra (1790-1813) nascut a Estadella (antic comtat de Ribagorça)
- Juan-Nepomuceno de Lera y Cano (1814-1828) nascut a Peñas de San Pedro (Múrcia)
- Jaume Fort i Puig (1829-1855) nascut a Llívia (Baixa Cerdanya)
- Casimiro Piñeira y Naredo (1896-1898) nascut a Villaviciosa (Astúries) 1
- Juan-Antonio Ruano y Martín (1899-1907) nascut a Gejuelo del Barro (Salamanca)
- Isidre Badia i Sarradell (1907-1918) nascut a Isona (Pallars Jussà)
- Emiliano Jiménez Pérez (1918-1926) nascut a Somontín (Almeria)
- Nicanor Mutiloa e Irurita (1928-1935) nascut a Pamplona (Navarra)
- Florentino Asensio y Barrosso (1936) nascut a Villaxermir (Valladolid)
- Arturo Tabera y Araoz (1946-1951) nascut a Barco de Ávila (Àvila)
- Pedro Cantero Cuadrado (1952-1954) nascut a Carrión de los Condes (Palència) 2
- Segundo García de Sierra y Méndez (1954-1960) nascut a San Martín de Mohias (Astúries)
- Jaime Flores Martín (1960-1970) nascut a Macotera (Lleó)
- Damián Iguacén Borau (1970-1974) nascut a Fuencalderas (Aragó)
- Ambrosio Echebarria Arroita (1974-1999) nascut a Ceberio (Biscaia)
- Joan Josep Omella i Omella (1999-2004) nascut a Cretes (Matarranya) 3
- Alfonso Milián Sorribas (2004-2014) nascut a La Cuba (Aragó)
- Ángel Javier Pérez Pueyo (des del 2015) nascut a Ejea de los Caballeros (Saragossa, Aragó)
- 1 1851: supressió del bisbat; administradors apostòlics; 2 restauració del bisbat; 3 1995 creació del bisbat Barbastre-Montsó