La diócesis de San Luis Potosí fue eregida por el papa Pio IX con la bula Deo Optimo Máximo largiente del 31 de agosto de 1854. El territorio original se obtuvo de la diócesis de Michoacán (hoy arquidiócesis de Morelia) y de Guadalajara (hoy arquidiócesis de Guadalajara) y de la arquidiócesis de México, de donde provinieron las 35 parroquias originales: dieciocho, nueve y ocho parroquias, respectivamente. 2 inicialmente fueron sufragánea de la arquidiócesis de México.

El 26 de enero de 1863 cedió dos parroquias de su territorio para la erección de la diócesis de Zacatecas mediante la bula Ad Universam Agri Dominici del papa Pio IX y pasó a formar parte de la provincia eclesiástica de la arquidiócesis de Michoacán.

El 24 de noviembre de 1922 cedió una porción de su territorio para la erección de la diócesis de Huejutla mediante la bula Inter negotia del papa Pío XI.

El 27 de noviembre de 1960 cedió otra porción de su territorio para la erección de la diócesis de Ciudad Valles mediante la bula Cum rectus rerum del papa Juan XXIII.

El 5 de noviembre de 1988 fue elevada al rango de arquidiócesis metropolitana con la bula Nihil optabilius del papa Juan Pablo II.

El 28 de mayo de 1997 cedió otra porción de su territorio para la erección de la diócesis de Matehuala mediante la bula Apostolicum officium del papa Juan Pablo II.