Den 10. april 2008 utnevnte pave Benedikt XVI ham til titulærbiskop av Dardanus og hjelpebiskop i San Antonio. Erkebiskopen av San Antonio, José Horacio Gómez, ordinerte ham til biskop den 2. juni samme år; medkonsekratorer var hjelpebiskopen i Galveston-Houston, Joe Steve Vásquez, og den emeriterte erkebiskop av Galveston-Houston, Joseph Anthony Fiorenza.
Den 10. januar 2013 utnevnte Benedikt XVI ham til biskop av Las Cruces; Han ble innsatt i embedet den 24. februar samme år.
Han var medlem i flere kommisjoner i USAs konferanse for katolske biskoper. Han ledet Kommisjonen for internasjonal rettferdighet og fred fra 2015 til 2017. I den rollen besøkte han kirker i noen av de mest urolige områdene i Midtøsten, Afrika, Latin-Amerika og Asia for å representere de amerikanske biskopene i å vise solidaritet med kirkens lokalbefolkning slik som dem i Sør-Sudan og Den demokratiske republikk Kongo som var under sterkt press. Han besøkte Irak og Cuba to ganger.I Midtøsten har besøkte han Gaza, Jerusalem, Israel og Vestbredden og var forkjemper for tostatsløsningen, den katolske kirkes mangeårige posisjon. Han talte i De forente nasjoner og i London til forsvar for Kirkens lære i opposisjon til spredning av atomvåpen. Han ba om religionsfrihet i Midtøsten, Indonesia, Malaysia og India.
I 2015 besøkte han Japan for seremonier som markerte 70-årsminnene for atombombene over Hiroshima og Nagasaki.[6] Han var en av to delegater som ble valgt av bispekonferansen til å representere den ved pave Frans' besøk til Mexico i februar 2016.[3]
Koadjutorbiskop av San Jose i California
Pave Frans utnevnte ham til koadjutorbiskop av San Jose i California den 11. juli 2018.[4]
Biskop av San Jose i California
Da Patrick Joseph McGrath trakk seg tilbake den 1. mai 2019, etterfulgte han ham som biskop av San Jose i California.[5]
Cantú var en kritiker av USAs president Donald Trump: «Trump har for vane å si avskyelige ting fordi det innbringer applaus, og uten å tenke på konsekvenser eller detaljer.»[6]
.svg)