L'església de Nostra Senyora és la més antiga de Versalles, consagrada el 1686. Era la parròquia del palau reial; i als arxius parroquials s'han conservat les actes de bateig, matrimoni i de decés dels membres de la família reial.
El 6 d'octubre de 1822 es va restablir la diòcesi de Chartres, obtenint el seu territori des de la diòcesi de Versalles. El territori diocesà es va reduir així a només el departament de Seine-et-Oise, que consistia en porcions considerables de les antigues diòcesis de París, Chartres, Rouen i Sens i alguns cantons presos a les diòcesis de Beauvais, de Senlis i d'Évreux.
L'església de Sant Lluís es va erigir com a catedral diocesana, construïda a partir de 1743 i consagrada l'agost de 1754. En aquesta església el primer bisbe de Versalles, Louis Charrier de la Roche, va rebre en 1805 el Papa Pius VII, en arribar a Versalles per coronar emperadorNapoleó.
El bisbe Étienne-Jean-François Borderies va dotar la diòcesi d'un catecisme i va uniformar la litúrgia a la romana. El seu successor, Louis-Marie-Edmont Blanquart de Bailleul, va establir el seminari i va tornar a consagrar la catedral el 1843. Jean-Nicaise Gros va anunciar el primer sínode diocesà i va establir cursos de formació per als sacerdots, les anomenades conferències eclesiàstiques; va crear una casa de jubilació per als sacerdots ancians i va obligar la litúrgia romana a tota la diòcesi; també va establir l'adoració perpètua i l'obra de propagació de la fe.
Després de la reorganització administrativa de la regió de París, el 9 d'octubre de 1966 Versalles va cedir grans parts del seu territori perquè s'erigissin les diòcesis de Corbeil, de Créteil, de Nanterre, de Pontoise i de Saint-Denis; al mateix temps, el territori diocesà es va reduir al del nou departament d'Yvelines.
Cronologia episcopal
Louis Charrier de La Roche † (9 de maig de 1802 - 17 de març de 1827 mort)
