• San Fructuoso † (?-21 de enero de 259 falleció)
• Himerio † (385)
• Hilario † (402)
• Ticia? † (mencionado en 419/421)^[1]​
• Ascanio † (antes de 463-después de 465)^[1]​
• Emiliano † (465?)

• Juan † (469/470-519/520 falleció)^[1]​
• Sergio † (mencionado en 546)^[2]​
• Tranquilino † (circa 560-después de 580)
• Eufemio † (?)
• Artemio † (antes de 589-después de 592)^[3]​
• Asiático † (mencionado en 599)^[3]​
• Eusebio † (antes de 610-circa 632 falleció)^[3]​
• Audax † (mencionado en 633)^[3]​
• Selva? † (mencionado en 635)
• Protasio † (antes de 638-después de 646)^[3]​
• Faluax? † (645-668)
• Cebrián † (antes de 683-después de 688)^[3]​
• Vera † (mencionado en 693)^[3]​
• San Próspero † (?-711)
  • Sede vacante (711-956) (invasión islámica)

Reconquistada por los francos, la sede fue restaurada como diócesis sufragánea de Narbona

• Cesáreo † (956-981)
• Ato † (enero de 971-21 de agosto de 971 falleció)
  • Sede vacante (?-1091)
• Berenguer Sunifredo de Llusá † (circa 1091-11 de enero de 1099 falleció)
  • Sede vacante (1099-1118)
• Beato Olegario † (antes del 21 de marzo de 1118-6 de marzo de 1137 falleció)
• Gregorio, O.S.B. † (1143-25 de marzo de 1146 falleció)
• Bernardo Tort † (mayo de 1146-23 de marzo de 1154 nombrado arzobispo)

En 1154 la sede es elevada de nuevo a archidiócesis por el papa Anastasio IV

• Bernardo Tort † (23 de marzo de 1154-28 de junio de 1163 falleció)
• Hugo de Cervelló † (14 de julio de 1163-17 de abril de 1171 falleció)
• Guillermo de Torroja † (1171-7 de marzo de 1174 falleció)
• Berenguer de Vilademuls † (antes del 21 de marzo de 1174-16 de febrero de 1194 falleció)
• Ramón de Castelltersol † (17 de noviembre de 1194-4 de noviembre de 1198 falleció)
• Ramón de Rocabertí † (marzo de 1199-6 de enero de 1215 falleció)
• Espárago de la Barca † (23 de febrero de 1215-3 de marzo de 1233 falleció)
  • Guillermo de Montgrí † (1234-1237 renunció) (arzobispo electo)
• Pedro de Albalat, O.Cist. † (1238-2 de julio de 1251 falleció)
• Benito de Rocabertí † (9 de agosto de 1251-2 de mayo de 1268 falleció)
• Bernardo de Olivella, O. de M. † (24 de mayo de 1272-29 de octubre de 1287 falleció)
• Rodrigo Tello † (6 de octubre de 1288-16 de diciembre de 1307 falleció)
• Guillermo de Rocabertí † (12 de abril de 1309-25 de febrero de 1315 falleció)
• Jimeno Martínez de Luna y de Alagón † (26 de marzo de 1317-17 de agosto de 1328 nombrado arzobispo de Toledo)
  • Juan de Aragón † (17 de agosto de 1328-19 de agosto de 1334) (administrador apostólico, también patriarca de Alejandría)
• Arnau Sescomes † (7 de octubre de 1334-9 de septiembre de 1346 falleció)
• Sancho López de Ayerbe, O.F.M. † (30 de octubre de 1346-22 de agosto de 1357 falleció)
• Pedro Clasquerí † (30 de octubre de 1357-10 de enero de 1380 falleció) (también patriarca de Antioquía)
• Íñigo de Vallterra † (28 de mayo de 1380-17 de febrero de 1407 falleció)
• Pedro de Sagarriga y de Pau † (15 de junio de 1407-31 de diciembre de 1418 falleció)
• Dalmau de Mur y Cervelló † (17 de enero de 1419-18 de abril de 1431 nombrado arzobispo de Zaragoza)
• Gonzalo Fernández de Hijar † (18 de abril de 1431-11 de noviembre de 1433 falleció)
  • Domingo Ram y Lanaja † (25 de agosto de 1434-4 de julio de 1440 nombrado arzobispo) (administrador apostólico)
• Domingo Ram y Lanaja † (4 de julio de 1440-25 de abril de 1445 falleció)
• Pedro de Urrea † (4 de junio de 1445-9 de septiembre de 1489 falleció) (también patriarca de Alejandría)
• Gonzalo Fernández de Heredia y de Bardají † (14 de junio de 1490-21 de noviembre de 1511 falleció)
• Alfonso de Aragón y Sánchez † (1 de octubre de 1512-26 de agosto de 1514 falleció)
• Pedro Folc de Cardona † (8 de enero de 1515-11 de abril de 1530 falleció)
• Luigi de Cardona i Enríquez † (23 de enero de 1531-13 de noviembre de 1532 falleció)
  • Girolamo Doria † (8 de mayo de 1533-25 de marzo de 1558 falleció) (administrador apostólico)
• Fernando de Loaces y Peréz, O.P. † (26 de abril de 1560-28 de abril de 1567 nombrado arzobispo de Valencia)
• Bartolomé Sebastián Valero de Arroítia † (1 de octubre de 1567-14 de diciembre de 1568 falleció)
• Gaspar Cervantes de Gaeta † (23 de julio de 1568-17 de octubre de 1575 falleció)
• Antonio Agustín y Albanell † (17 de diciembre de 1576-31 de mayo de 1586 falleció)
• Juan Terés y Borrull † (17 de marzo de 1587-10 de julio de 1603 falleció)
• Juan Vich y Manrique de Lara † (10 de mayo de 1604-4 de marzo de 1612 falleció)
• Juan de Moncada y Gralla † (30 de julio de 1612-3 de noviembre de 1622 falleció)
• Juan de Hoces † (29 de marzo de 1624-22 de mayo de 1626 falleció)
• Juan de Guzmán y Mendoza, O.F.M. † (6 de octubre de 1627-6 de junio de 1633 nombrado arzobispo de Zaragoza)
• Antonio Pérez y Maxo, O.S.B. † (28 de noviembre de 1633-1 de mayo de 1637 falleció)
  • Sede vacante (1637-1653)
• Francisco de Rojas y Artés † (8 de enero de 1653-23 de abril de 1663 nombrado obispo de Ávila)
• Juan Manuel de Espinosa i Manuel, O.S.B. † (26 de noviembre de 1663-12 de febrero de 1679 falleció)
• José Sanchíz y Ferrándiz, O. de M. † (27 de noviembre de 1679-26 de marzo de 1694 falleció)
• José Llinás y Aznar, O. de M. † (11 de octubre de 1694-15 de noviembre de 1710 falleció)
• Isidoro de Bertrán † (1 de agosto de 1712-10 de octubre de 1719 falleció)
• Miguel Juan de Taverner y Rubí † (16 de diciembre de 1720-24 de marzo de 1721 falleció)
• Manuel de Samaniego y Jaca † (1 de diciembre de 1721-20 de septiembre de 1728 nombrado arzobispo de Burgos)
• Pere Copons i de Copons † (15 de diciembre de 1728-19 de abril de 1753 falleció)
• Jaime de Cortada y de Bru † (26 de septiembre de 1753-28 de abril de 1762 falleció)
• Lorenzo Despuig y Cotoner † (18 de julio de 1763-22 de febrero de 1764 falleció)
• Juan Lario y Lanzis † (20 de agosto de 1764-6 de septiembre de 1777 falleció)
• Joaquín de Santiyán y Valdivielso † (1 de marzo de 1779-5 de julio de 1783 falleció)
• Francisco Armañá y Font, O.S.A. † (14 de febrero de 1785-4 de mayo de 1803 falleció)
• Romualdo Mon y Velarde † (26 de septiembre de 1803-23 de septiembre de 1816 nombrado arzobispo de Sevilla)
• Antonio Bergosa y Jordán † (15 de noviembre de 1817-18 de julio de 1819 falleció)
• Jaime Creus Martí † (29 de mayo de 1820-17 de septiembre de 1825 falleció)
• Antonio Fernando de Echanove y de Zaldívar † (13 de marzo de 1826-14 de noviembre de 1854 falleció)
• José Domingo Costa y Borrás † (3 de agosto de 1857-14 de abril de 1864 falleció)
• Francisco Fleix Solans † (22 de septiembre de 1864-28 de julio de 1870 falleció)
• Esteban José Pérez Fernández † (16 de enero de 1874-5 de julio de 1875 nombrado arzobispo a título personal de Málaga)
• Constantino Bonet y Zanuy † (17 de septiembre de 1875-10 de octubre de 1878 falleció)
• Benito Vilamitjana y Vila † (28 de febrero de 1879-3 de septiembre de 1888 falleció)
• Tomás Costa y Fornaguera † (27 de mayo de 1889-10 de octubre de 1911 falleció)
• Antolín López Peláez † (18 de julio de 1913-23 de diciembre de 1918 falleció)
• Francisco de Asís Vidal y Barraquer † (7 de mayo de 1919-13 de septiembre de 1943 falleció)
• Manuel Arce y Ochotorena † (29 de marzo de 1944-16 de septiembre de 1948 falleció)
• Benjamín de Arriba y Castro † (22 de enero de 1949-19 de noviembre de 1970 retirado)
• Josep Pont i Gol † (23 de noviembre de 1970-11 de abril de 1983 retirado)
• Ramon Torrella Cascante † (11 de abril de 1983-20 de febrero de 1997 retirado)
• Lluís Martínez i Sistach (20 de febrero de 1997-15 de junio de 2004 nombrado arzobispo de Barcelona)
• Jaume Pujol Balcells (15 de junio de 2004-4 de mayo de 2019 retirado)
• Joan Planellas i Barnosell, desde el 4 de mayo de 2019

• Lorenzo Pérez (1502-1542 †)
• Francisco Roures (1544-1558 †)
• Juan Terés (1575-1579, nombrado obispo de Elne)
• Juan Estelrich (1610-1626, nombrado obispo de Jaca)
• Jerónimo Zolivera (1672-1682, nombrado Obispo de Teruel)
• José Mora (1683-1707 †)
• Manuel Borrás i Ferré (1934-1936 †)
• Laureano Castán Lacoma (1954-1964, nombrado Obispo de Sigüenza-Guadalajara)

• (en latín) Pius Bonifacius Gams, Series episcoporum Ecclesiae Catholicae, Leipzig, 1931, pp. 76-77
• (en latín) Konrad Eubel, Hierarchia Catholica Medii Aevi, vol. 1, pp. 478-479; vol. 2, p. 248; vol. 3, pp. 308-309; vol. 4, p. 328; vol. 5, p. 369; vol. 6, p. 394