El 21 de mayo de 1929 falleció Silva Lezaeta dejando la sede episcopal vacante de la diócesis durante cinco años. El 21 de mayo de 1934 asumió como obispo Alfredo Cifuentes Gómez en un período difícil a nivel regional debido al despoblamiento de las oficinas salitreras. En 1943 desde Roma se designó como administrador apostólico sede vacante a Arturo Mery Beckdorf, cargo que ocupó durante un año. El 17 de marzo de 1945 asumió como obispo de la diócesis de Antofagasta Hernán Frías Hurtado (exobispo de Ancud) durante doce años.
El 21 de julio de 1965 cedió una parte de su territorio para la erección de la prelatura territorial de Calama (hoy diócesis de San Juan Bautista de Calama) mediante la bula Christianorum fidelium del papa Pablo VI.[4]
El 28 de junio de 1967 fue elevada al rango de arquidiócesis metropolitana con la bula Cum episcoporum del papa Pablo VI.[5] Francisco de Borja Valenzuela Ríos, quien ocupó el cargo de obispo desde 1957, fue su primer arzobispo metropolitano. Con ello se constituyó la provincia eclesiástica integrada por Antofagasta como sede arzobispal y sus sufragáneas: La diócesis de Iquique y las entonces prelaturas territoriales de Arica y de Calama. Ante el crecimiento poblacional existente en la ciudad, Valenzuela se preocupó intensamente en la erección de nuevas parroquias y capillas en los diversos sectores extremos de Antofagasta.
En 1974 sucedió a Francisco de Borja Valenzuela, Carlos Oviedo Cavada. Durante su gobierno pastoral tuvo la misión de organizar y convocar el II Sínodo, además de organizar la visita apostólica del papa Juan Pablo II en abril de 1987. El papa bendijo la ciudad en el Instituto Santa María, visitó a los reclusos de la Cárcel de Antofagasta y realizó la gran eucaristía del Norte Grande en el sector La Chimba a un costado del Hipódromo de la ciudad. Además el papa se despidió de Chile en el Aeropuerto de Cerro Moreno (Hoy Andrés Sabella) continuando su viaje pastoral a Argentina. En julio de 1988 visita la ciudad de Antofagasta el cardenalJoseph Ratzinger (posterior papa Benedicto XVI) en aquel entonces Prefecto de la Sagrada Congregación para la Doctrina de la Fe de la Santa Sede. Recibido y acogido por Monseñor Carlos Oviedo realizó diversas actividades entre ellas el sacramento de la confirmación a un gran grupo de jóvenes y académicos de la Universidad del Norte, la cual se realizó en la catedral antofagastina. Oviedo, además, tuvo una fuerte preocupación y dedicación por la Universidad Católica del Norte (donde fue su gran canciller) y dirigir la arquidiócesis en el tiempo del dictadura militar de Chile. En 1990 Oviedo fue promovido a la sede metropolitana de Santiago. Desde mayo de ese año asumió como administrador Apostólico sede vacante Ulises Aliaga Rojas.
El 25 de enero de 1991 asumió Patricio Infante Alfonso como arzobispo de Antofagasta, nombrado por el papa Juan Pablo II. El nuevo arzobispo provenía de la arquidiócesis de Santiago, donde se desempeñaba como obispo auxiliar. El 29 de junio de 1991 recibió el palio arzobispal de manos del papa Juan Pablo II en la Basílica de San Pedro en el Vaticano, en donde además recibió el saludo y bendición del sumo pontífice a la ciudad de Antofagasta por motivo del Aluvión que afectó a dicha zona el 18 del mismo mes y año. Durante su labor pastoral se destacó su preocupación por la educación técnica profesional promoviendo la construcción del Colegio Técnico Industrial Don Bosco apoyado por la Asociación de Industriales de Antofagasta y dirigida por la Congregación Salesiana, además de la remodelación de la Catedral de Antofagasta y la re-instalación de una nueva imagen de la Virgen de la cúpula de la Basílica del Corazón de María, ambas afectadas por el Terremoto de 1995. Impulsó además la preparación al Jubileo del año 2000 la cual tuvo su inicio el 24 de diciembre de 1999 en la misa de Nochebuena realizada en forma masiva en el Estadio Regional de Antofagasta. Monseñor Infante estuvo en el cargo hasta el año 2004, cuando presentó su renuncia a la Santa Sede por motivos de edad.
El 27 de febrero de 2004 el papa Juan Pablo II nombró a Pablo Lizama Riquelme —entonces obispo castrense— como arzobispo coadjutor (con derecho a sucesión) de Antofagasta. Siendo aceptada la renuncia de Patricio Infante, el 11 de diciembre de 2004 Lizama asumió como arzobispo metropolitano. El 29 de junio de 2005 recibió de manos del recientemente asumido papa Benedicto XVI el palio arzobispal en la Basílica de San Pedro. Durante su gobierno episcopal apoyó decididamente las causas de derechos humanos, lo que se tradujo en aportes de recursos económicos, así como también en facilitar dependencias de la Iglesia católica para la realización de diversas actividades. Asimismo, manifestó especial interés y preocupación por los más pobres, principalmente por los migrantes. Por esta razón, creó la parroquia extraterritorial "Nuestra Señora de los Pobres", ubicada en el sector de La Chimba la cual está acompañada por el sacerdote Felipe Berríos. Lizama destacó además una gran cercanía con los Bailes Religiosos de la zona.
En el año 2015 Pablo Lizama presentó su renuncia[6] a su cargo de arzobispo por motivos de salud siendo aceptada a finales de ese mismo año por el Vaticano la cual se hará efectiva al momento de nombrar a su sucesor.
El 8 de junio de 2017 el papa Papa Francisco nombró como arzobispo de Antofagasta a Ignacio Ducasse Medina[7] hasta entonces obispo de Valdivia. El 26 de agosto de 2017 monseñor Ignacio Ducasse toma posesión[8] de la Arquidiócesis Metropolitana de Antofagasta en la Iglesia Catedral recibiendo además el palio arzobispal de manos del nuncio apostólico en Chile, Ivo Scapolo acto del cual se realiza por primera vez en el país.[9]
Territorio y organización
La arquidiócesis tiene 84 504 km² y extiende su jurisdicción sobre los fieles católicos de rito latino residentes en las provincias de Antofagasta y Tocopilla de la región de Antofagasta. Comprende las comunas de Antofagasta, Mejillones, Taltal, Baquedano de la comuna de Sierra Gorda; Tocopilla y María Elena. La sede de la arquidiócesis se encuentra en la ciudad de Antofagasta, en donde se halla la Catedral de San José.
Educación superior: el 31 de mayo de 1956 nació la Universidad del Norte, iniciativa de un grupo de sacerdotes de la Compañía de Jesús y de su benefactora Berta González de Astorga teniendo su sede central en Antofagasta. Fue su primer Rector Gerardo Claps Gallo. En 1990 pasó a denominarse Universidad Católica del Norte. El arzobispo metropolitano de Antofagasta es por derecho propio gran canciller de la Universidad Católica del Norte. Su función primordial es velar promover asistir y fortalecer la identidad católica de la institución de educación superior.