El 29 de junio de 1966 se creó la Diócesis de Buga con territorios separados de la Arquidiócesis de Cali y de la Diócesis de Palmira. Los municipios que se separaron de la Diócesis de Palmira fueron: Guacarí, Buga, San Pedro, Tuluá, Andalucía, Sevilla, Caicedonia y Bugalagrande. De la Arquidiócesis de Cali, los municipios de Trujillo y Riofrío. La Diócesis fue erigida por Su Santidad Pablo VI mediante la Constitución Apostólica Apostólicam Muneris, publicada el 13 de junio de 1966.

En la Bula Papal del 3 de enero de 1967, el Sumo Pontífice Pablo VI comunicó la designación de Monseñor Julián Mendoza Guerrero, sacerdote de la Arquidiócesis de Cali, nacido en Cartago en 1914, como primer Obispo de Buga. Monseñor Mendoza era Camarero Secreto, Prelado de Honor y Protonotario Apostólico, primer Secretario General del CELAM. Su ordenación episcopal fue el 5 de marzo de 1967 en la iglesia Catedral de San Pedro de Buga y el mismo día tomó posesión de su Sede Episcopal.

La Bula Pontificia de Su Santidad Juan Pablo II del 17 de enero de 1985, nombró a Monseñor Rodrigo Arango Velásquez, para suceder a Monseñor Julián, quien descansó en la paz del Señor el 4 de agosto de 1984. El nuevo Pastor diocesano tomó posesión el 25 de marzo de 1985 y en su homilía anunció un programa pastoral centrado en la Nueva Evangelización propuesta por el Papa Juan Pablo II con ocasión del V Centenario de la evangelización del Nuevo Mundo.

El 4 de agosto de 1997 se estableció el seminario diocesano de los Doce Apóstoles.

En la Bula del 21 de enero de 2001, Su Santidad Juan Pablo II, nombró a Mons. Hernán Giraldo Jaramillo para suceder a Mons. Rodrigo Arango Velásquez, quien se jubiló. El nuevo Pastor diocesano tomó posesión el 19 de marzo de 2001 y en su homilía anunció un programa pastoral centrado en la espiritualidad de comunión.

A mediados de mayo de 2012, el papa Benedicto XVI designó como cuarto obispo de Buga a Mons. José Roberto Ospina Leongómez, quien se desempeñaba en aquel momento como obispo auxiliar de la arquidiócesis de Bogotá. Sustituyó a Mons. Giraldo Jaramillo, cuya renuncia fue aceptada tras cumplir la edad canónica de retiro.

El sábado 7 de diciembre de 2024, el papa Francisco nombró al padre Alexander Matiz Atencio como quinto obispo de Buga. El P. Alexander es sacerdote de la Arquidiócesis de Cali y se venía desempeñando como Vicario Episcopal de Economía en esa jurisdicción eclesiástica, además de haber ocupado importantes roles pastorales en la Arquidiócesis, entre ellos, Director de la Comisión de Vida, Justicia y Paz y Director de Pastoral Social, entre los años 2002 y 2012.

Desde mayo de 2012, la Diócesis de Buga venía siendo pastoreada por monseñor José Roberto Ospina Leongómez quien, en 2022, al cumplir sus 75 años de edad, y como lo estipula el Código de Derecho Canónico, había presentado su renuncia al Sumo Pontífice, la misma fue aceptada en este día en que fue nombrado el nuevo obispo.

El P.  Alexander Matiz recibió la ordenación episcopal el 22 de febrero de 2025, en la Basílica del Señor de los MIlagros en Buga, de manos del arzobispo metropolitano, monseñor Luis Fernando Rodríguez Vásquez, arzobispo de Cali. En la misma ceremonia tomó posesión de la sede episcopal asignada.