Oba biskupstwa połączono prawdopodobnie 4 kwietnia 1148 roku, gdy diecezja otrzymała bullę protekcyjną papieża Eugeniusza III, wystawioną dla biskupa włocławskiego Warnera. Pierwsza katedra romańska we Włocławku znajdowała się w rejonie posesji Gdańska 1 i Bednarska 2. Diecezja włocławska do XIX wieku była nazywana diecezją kujawską lub kujawsko-pomorską (należało do niej Pomorze Gdańskie). W dniu 16 sierpnia 1569 przez bpa Stanisława Karnkowskiego erygowane zostało pierwsze w Królestwie Polskim – Wyższe Seminarium Duchowne we Włocławku. Miastem rezydencjonalnym biskupów włocławskich był Wolbórz, gdzie wzniesiono Pałac Biskupów Kujawskich. Swoją siedzibę biskupi włocławscy mieli też na Biskupiej Górce na przedmieściach Gdańska.
W latach 1818–1925 tradycje diecezji kujawskiej przejęła diecezja kujawsko-kaliska. W 1925 została przywrócona jako diecezja włocławska.