Diecezja z siedzibą w Płocku powstała za panowania Bolesława II Śmiałego. Za rządów jego następców, w latach 1079-1138, Płock pełnił funkcję administracyjnej stolicy państwa. W połowie XII wieku - z inicjatywy biskupa Aleksandra - wzniesiono tu okazałą romańską katedrę, której fragmenty przetrwały do dziś. Budowę rozpoczęto w 1130 r., a zakończono w 1144 r. W II połowie XII wieku w portalu wejściowym osadzono słynne Drzwi Płockie - starsze nawet od tych znanych z Gniezna (obecnie oryginał znajduje się w Nowogrodzie Wielkim). W 1530 r. katedrę dotknął groźny pożar; biskup Andrzej Krzycki, jeden z ważniejszych polskich poetów wczesnego renesansu, sprowadził architektów, którzy wznieśli nową świątynię. Jej kolejna restauracja miała miejsce w II połowie XVIII wieku. Na przełomie XIX i XX wieku postanowiono wybudować praktycznie nową świątynię w stylu neoromańskim; w jej obręb włączono mury wcześniejszych kościołów. W 1981 r. ufundowano dokładną kopię Drzwi Płockich. Podzielone na 26 pól pokrytych 46 płytami z brązu, przedstawiają one dzieje zbawienia oraz różne figury wyobrażające fundatora i wykonawców Drzwi oraz postać mistrza Abrahama, który płyciny Drzwi ponownie zestawiał w Nowogrodzie. W związku z konsekracją katedry płockiej pod wezwaniem Wniebowzięcia Marii Panny, w temacie Drzwi szczególnie uwypuklone są motywy maryjne.
Katedra płocka jest nekropolią królewską. Sarkofag władców Polski znajduje się pod północną wieżą świątyni. Spoczywają tam szczątki Władysława Hermana i Bolesława Krzywoustego oraz piętnastu książąt mazowieckich. Po latach dewastowania przez różnych najeźdźców zostały one odnalezione w 1825 r. i złożone w obecnym miejscu w sarkofagu z czarnego marmuru. Umieszczono na nim napis: "Władcy i dziedzice ziem: krakowskiej, sandomierskiej, śląskiej, wielkopolskiej, mazowieckiej, dobrzyńskiej, michałowskiej, łęczyckiej i Pomorza".


Ordynariuszem diecezji płockiej jest bp Szymon Stułkowski. W kierowaniu Kościołem płockim wspierają go także biskup Mirosław Milewski oraz biskupi seniorzy: Piotr Libera i Roman Marcinkowski. Diecezja płocka od 25 marca 1992 r. - to znaczy od czasu ostatniej reformy struktur kościelnych w Polsce, dokonanej mocą bulli św. Jana Pawła II Totus Tuus Poloniae Populus - należy do metropolii warszawskiej. Patronami diecezji są św. Stanisław ze Szczepanowa i św. Stanisław Kostka. Na terenie 11 tys. km kwadratowych, zamieszkanym przez ok. 825 tys. osób, w 249 parafiach podzielonych na 26 dekanatów pracuje ok. 565 księży diecezjalnych i ok. 60 zakonnych.

W dniach 7-8 czerwca 1991 r. diecezja płocka gościła św. Jana Pawła II, który przewodniczył nabożeństwu do Serca Pana Jezusa w płockiej katedrze na zamknięcie 42. Synodu Diecezjalnego. Powiedział wtedy:

"Dziękujemy Boskiemu Sercu Jezusa za tę pracę wspólnoty ludu Bożego na Mazowszu, zwracając się do Niego z tym wezwaniem: Królu i zjednoczenie serc wszystkich, przyjmij nasz wkład w budowanie Ciała Twojego Kościoła w perspektywie trzeciego tysiąclecia chrześcijaństwa".

Wśród 108 męczenników II wojny światowej beatyfikowanych przez św. Jana Pawła II w Warszawie 13 czerwca 1999 r. są dwaj biskupi płoccy: abp Antoni Julian Nowowiejski i bp Leon Wetmański.
W diecezji płockiej w szczególny sposób pielęgnowany jest kult Miłosierdzia Bożego, ponieważ to w Płocku 22 lutego 1931 roku 26-letnia siostra Faustyna Kowalska miała pierwsze objawienie Jezusa Miłosiernego i usłyszała Jego życzenie, dotyczące ustanowienia w kościele Święta Miłosierdzia Bożego i namalowania obrazu.