Hi ha la llegenda que, abans de l'arribada dels espanyols a Mèxic, el cristianisme va ser predicat a la península del Yucatán per Quetzacoatl. El Yucatán va ser la primera regió del territori mexicà que rebé el cristianisme al segle xvi; és allà on se celebrà la primera missa. Es diu que el 1517 Francisco Hernández de Córdoba, el descobridor i explorador de la regió, fundà la primera parròquia.
El PapaLleó X, creient que aquelles terres eren una illa, mitjançant la butllaSacri apostolatus ministerio del 24 de gener de 1518 creà la primera diòcesi de Yucatán, anomenada "Carolense", i posant-la sota la protecció de la Mare de Déu del Remei. Posteriorment, el 13 d'octubre de 1525 la seu va ser transferida a Tlaxcala, i el 6 de juny de 1543 a Puebla.
Quan es va descobrir que el Yucatán formava part del continent que Hernán Cortés estava conquerint, el Papa Climent VII realitzà certes modificacions, i el fraredominicJulián Garcés va ser traslladat de la seu del Yucatán a la de Tlaxcala, però quan hi arribà els espanyols ja havien abandonat la conquesta.[1] El primer bisbe resident va ser Francisco Toral, un frare franciscà que va prendre possessió el 15 d'agost de 1562, un any després del seu nomenament;[2] el qual va assistir al primer i al segon Consells Provincials mexicans.
La província i vicariat de Petén, situats a Guatemala, que eclesiàsticament pertanyien a Yucatán, esdevingueren part de la seu de Guatemala. Creient que la colònia de Belize estava sota la seva dependència, el bisbe hi envià missioners el 1864: aquesta terra, però, havia estat sota l'administració de preveres enviats des del Vicariat Apostòlic de Jamaica des de 1837.
Domingo de Villaescusa y Ramírez de Arellano, O.S.H. † (2 de desembre de 1651 - 2 de juliol de 1652, mort)
Luís de Cifuentes y Sotomayor, O.P. † (11 de novembre de 1657 - 18 de maig de 1676, mort)
Juan de Escalante Turcios y Mendoza † (20 de març de 1677 - 31 de maig de 1681, mort)
Juan Cano Sandoval † (17 de desembre de 1682 - 20 de febrer de 1695, mort)
Antonio de Arriaga y Agüero, O.S.A. † (18 d'abril de 1696 - 24 de novembre de 1698, mort)
Pedro de los Reyes Ríos de la Madrid, O.S.B. † (11 de març de 1700 - 6 de gener de 1714, mort)
Juan Leandro Gómez de Parada Valdez y Mendoza † (7 de desembre de 1715 - 14 de desembre de 1728, nomenat bisbe de Guatemala)
Juan Ignacio de Castorena y Ursúa y Goyeneche † (6 de juliol de 1729 - 13 de juliol de 1733, mort)
Francisco Pablo Matos Coronado † (1734 - 2 de gener de 1741)
Mateo de Zamora y Penagos, O.F.M. † (6 de març de 1741 - 9 d'agost de 1744, mort)
Francisco de San Buenaventura Martínez de Tejada y Díez de Velasco, O.F.M. † (23 d'agost de 1745 - 20 de desembre de 1751, nomenat bisbe de Guadalajara)
Juan José de Eguiara y Eguren † (24 de gener de 1752 - 6 de juliol de 1752, renuncià)
Ignacio Padilla Estrada, O.S.A. † (28 de maig de 1753 - 20 de juliol de 1760, mort)
Antonio Alcalde y Barriga, O.P. † (25 de gener de 1762 - 19 d'agost de 1771, nomenat bisbe de Guadalajara)
Diego Bernardo de Peredo y Navarrete † (22 de juny de 1772 - 21 de març de 1774, mort)
