Vóór de nieuwe kerkelijke indeling van 1559 was het huidige West-Vlaanderen verdeeld over twee bisdommen: de bisschop van Terwaan bestuurde het westelijk deel, de bisschop van Doornik het oostelijk deel. Op 12 mei 1559 richtte paus Paulus IV het bisdom Brugge op. Het omvatte het noorden van West-Vlaanderen, een deel van Oost-Vlaanderen en een deel van Zeeuws-Vlaanderen. Het overige grondgebied van West-Vlaanderen behoorde tot drie bisdommen: het westen hoorde bij het bisdom Ieper, de streek van Kortrijk bij Doornik en de streek van Tielt bij Gent.
Als gevolg van het concordaat tussen paus Pius VII en Napoleon in 1801 werden de bisdommen Ieper en Brugge afgeschaft en opgenomen in het bisdom Gent dat overeenkwam met de departementen van Leie en Schelde. Het bisdom telde drie administratieve districten (Gent, Ieper, Brugge) en één seminarie dat in Gent gevestigd was.
Op 27 mei 1834 werd het bisdom Brugge heropgericht door de bul Romanae Ecclesiae van paus Gregorius XVI, met als grondgebied de provincie West-Vlaanderen. Dit samenvallen van kerkelijke en bestuurlijke grenzen was een erfenis van de Franse tijd: toen werd namelijk de indeling van het land in departementen als basis genomen voor de nieuwe kerkelijke indeling. Omdat de vroegere Sint-Donatianuskathedraal intussen afgebroken was, werd de parochiekerk van Sint-Salvator en Sint-Elooi aangeduid als bisschoppelijke kerk. De Heilige Donatianus en de Zalige Karel de Goede werden de patronen van het bisdom.
Toen in 1832 de secretaris van de bisschop van Gent tot hulpbisschop was aangesteld en in Brugge verbleef om het kerkelijk bestuur over de provincie West-Vlaanderen waar te nemen in afwachting van de kerkrechterlijke herinrichting van het bisdom, vestigde hij zich tijdelijk in de voormalige Duinenabdij aan de Potterierei. Na de heroprichting van het bisdom Brugge in 1834 werd het voormalige Hof van Pittem in de Heilige Geeststraat de bisschoppelijke residentie. De provincie West-Vlaanderen is sinds 1834 eigenaar van het voormalige seminarie en stelt het gebouw ter beschikking van de bisschop. De ambtswoning van de bisschop is tevens de zetel van de diocesane administratie.
De grenzen van het bisdom Brugge vallen samen met die van de provincie West-Vlaanderen.