Das katholische Bistum Straßburg, seit 343 erwähnt, gehörte von der Karolingerzeit bis 1801 zur Kirchenprovinz Mainz. Mit 142 Metern ist die Bischofskirche, das Straßburger Münster, das höchste im Mittelalter vollendete Bauwerk und war seinerzeit eine Art Weltwunder.
1262 versuchte Bischof Walter von Geroldseck, die Rechte der Stadt Straßburg zu beschneiden. Er wurde aber von den Bürgern in der Schlacht von Hausbergen geschlagen; die Stadt erlangte Unabhängigkeit vom bischöflichen Hochstift und entwickelte sich in der Folge zu einer Freien Reichsstadt. Im Zuge der Reformation verringerte sich die Zahl der Pfarreien von zuvor rund 450 bis zum 17. Jahrhundert auf 162.
Nach der französischen Eroberung Straßburgs unter dem Sonnenkönig Ludwig XIV. 1681 und der förmlichen Annexion 1697 setzte eine massive Rekatholisierung der Region ein. Die Französische Revolution brachte auch für das Bistum Straßburg neue Umbrüche. Der letzte Fürstbischof musste fliehen; 1803 wurde auch der rechtsrheinische Teil des weltlichen Hochstifts aufgelöst.
Nach dem Deutsch-Französischen Krieg 1870/71 fiel das Bistum mit Elsass-Lothringen an das Deutsche Kaiserreich, mit dem Versailler Vertrag von 1919 aber zurück an Frankreich. Wegen dieser Wechselfälle ist in diesem Gebiet die französische Trennung von Staat und Kirche aus dem Jahr 1905 nicht mitvollzogen; es gelten weiter die Regelungen des französischen Konkordats von 1801.
Anders als im restlichen Frankreich erhalten die Bistümer Straßburg und Metz also Staatsgehälter für Priester sowie Bauzuschüsse. Auch werden diese beiden Bischöfe – zumindest nominell – von Frankreichs Staatspräsident ernannt. 1988 wurde das Bistum Straßburg von Papst Johannes Paul II. zum Erzbistum erhoben. Es ist aber kirchenrechtlich nicht Sitz eines Metropoliten, dem weitere Bischöfe zugeordnet wären.