Creado por bula de su Santidad Juan Pablo II de 22 Diciembre de 1999. Firmada por El Sr. Cardenal Ángelo Sodano, Secretario de Estado Vaticano. Segregado de parte del territorio de la antigua Prefectura apostólica del Vichada y de sesión territorial de la Diócesis de Villavicencio en el Municipio de Puerto Gaitán. Desde hace más de cincuenta años este territorio ha sido pastoreado por los Padres Montfortianos quienes han creado espacios de evangelización. Su primer obispo, Monseñor José Alberto Rozo Gutiérrez, Misionero Montfortiano, fue nombrado el 22 de diciembre de 1999 y recibió su consagración el 19 de marzo del año 2000, en la Iglesia Catedral de Villavicencio por el Excelentísimo Sr. Nuncio de su Santidad Mons. Beniamino Stella. 

El nuevo Obispo tomó posesión canónica el 20 de Marzo de 2000 en la Catedral de Puerto Gaitán, sede episcopal de la nueva jurisdicción. Quedó conformado el nuevo Vicariato con las parroquias de Puerto Gaitán, El Porvenir y los puestos de Misión de Sunape, San Luis del Tomo, Achacara, Santa Teresita del Tuparro, Piramirí.

Monseñor Rozo Gutiérrez ejercicio su ministerio como Vicario Apóstolico hasta el 2 de marzo de 2012. Falleció el 24 de mayo de 2018.

En los cuatro años de existencia del Vicariato se ha iniciado un proceso de consecuencialización del Vaticano II, haciendo opción por un proyecto pastoral que ayude a la atención de indígenas como de no indígenas. La mayoría de la población, 70%, es de orígen Guahibo, Piacopos, Sálibas, entre otros, un 20% colonos y un 10% restante es catira o llanero criollo.

Con los indígenas se ha adelantado un proceso de PLANES DE VIDA, que fundamentados en la legislación nacional, han permitido que los resguardos tengan la posibilidad, desde el Evangelio, de contar con un plan que les ayude a su superación integral.

El 10 de julio de 2014 fue nombrado Vicario Apostólico Monseñor Luis Horacio Gómez González, incardinado en la Arquidiócesis de Manizales. Recibió la ordenación episcopal el 21 de agosto de 2014 y tomó posesión de la sede asignada el 10 de septiembre del mismo año. El 8 de abril de 2016 presentó su renuncia por motivos de salud. Falleció como Vicario Apostólico emérito de Puerto Gaitán el 17 de abril de 2016.

El 8 de abril de 2016, Monseñor Raúl Alfonso Carrillo Martínez, incardinado en la Diócesis de Zipaquirá, fue nombrado Vicario Apostólico de Puerto Gaitán por el Papa Francisco. Su ordenación episcopal fue el 22 de mayo de 2016. Tomó posesión de la sede asignada el 16 de junio del mismo y es el Vicario Apostólico en ejercicio.