Le siège de Gaète provient de l'ancien diocèse de Formia(it) attesté dès le Ve siècle. Grégoire Ier lui avait uni le diocèse de Minturno(it). Au VIIIe siècle, le castrum de Gaète acquiert de plus en plus d'importance dans les possessions byzantines d'Italie ; déjà à la fin du siècle, la ville obtient un certain degré d'autonomie en formant des alliances avec les papes. Dans ce contexte, les évêques de Formia s'établissent, peut-être de façon temporaire dans les premiers temps, à Gaète. Le premier est Campolo, mentionné dans une lettre de 788 du pape Adrien II sous le nom d'episcopus civitatis Caietanae. Mais le titre épiscopal n’est pas identique pour les évêques suivants : Jean Ier (aux environs de 830) est connu sous le nom d’episcopus formianus, son successeur, Léon Ier (840), episcopus Minturnensis ac Formiensis, tandis que Constantin (846-855) est indiqué comme episcopus ecclesiae Formianae et Castri Cajetani. Le dernier évêque qui garde le seul titre de Formia est Léon II, qui prend part à un concile de Rome en 861. Après 866, le Castrum Caietae est désormais le siège permanent de l'évêque, il passe au rang de civitas, tandis qu'à partir de 867, Formiae disparaît définitivement du titre épiscopal.
Au début du Xe siècle, lors de l'épiscopat de Bono, les reliques de saint Érasme, proclamé patron du diocèse, sont retrouvées dans l'église de Santa Maria di Gaeta. La cathédrale de Gaeta lui est dédiée, consacrée par le pape Pascal II et l'évêque Alberto le 22 janvier, probablement de l'année 1106. Au début du XIe siècle, le diocèse de Traetto, l'ancien diocèse de Minturno, incorporé à Formia autour de 590 et restauré sous un nouveau nom par Léon III fusionne avec le diocèse de Gaète.
Au Moyen Âge, plusieurs évêques gaétans proviennent de monastères bénédictins : Étienne (972), abbé du monastère des saints Teodoro et Martino di Gaeta ; Léon III (995), abbé de l'abbaye de Saint Magne de Fondi(it) ; Rinaldo Ier (1090-1094), Riccardo Ier (1124-1145) et Rinaldo II (1168-1171), moines du Mont-Cassin. Giovanni, moine de Cassin et auteur de la vie de saint Érasme, assume un rôle central dans la curie romaine ; il est chancelier de la curie et collaborateur d'Urbain II et de Pascal II. En 1118, il est élu pape sous le nom de Gélase II.
Par une bulle du adressée à l'évêque Giacinto, le pape Adrien IV établit les limites du diocèse, décrit toutes les églises, les terres, les hameaux et les châteaux sous son domaine, et confirme tous les privilèges, juridictions, prérogatives et grâces accordés à ses prédécesseurs. Les mêmes concessions sont réitérées par le pape Alexandre III en 1170 à l'évêque Rinaldo II.
En 1818, à la suite du concordat entre le pape Pie VII et le roi des Deux-Siciles, Ferdinand Ier, le diocèse de Fondi est supprimé et son territoire est uni au diocèse de Gaète. Lors de son exil dans la ville, le pape Pie IX érige le siège de Gaète, immédiatement soumis au Saint-Siège depuis ses origines, en archidiocèse le par la bulleIn sublimi.
