Diecezja sosnowiecka została powołana do istnienia 25 marca 1992 r. przez Ojca Świętego Jana Pawła II bullą „Totus Tuus Poloniae Populus”. Jako diecezja sufragalna, wydzielona terytorialnie z diecezji częstochowskiej, kieleckiej i krakowskiej, została przydzielona do metropolii częstochowskiej.

Utworzona została z dekanatów: Będzin, Czeladź, Dąbrowa Górnicza – św. Antoniego z Padwy, Dąbrowa Górnicza – Najświętszego Serca Pana Jezusa, Dąbrowa Górnicza – Najświętszej Maryi Panny Anielskiej, Łazy, Sączów, Sosnowiec – Chrystusa Króla, Sosnowiec – św. Jadwigi Śląskiej, Sosnowiec – św. Tomasza Apostoła, Sosnowiec – Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny, Siewierz (z diecezji częstochowskiej), Olkusz-Południe, Olkusz-Północ, Pilica (ale tylko z parafiami: Dzwono-Sierbowice, Giebło, Ogrodzieniec, Pilica-Biskupice, Pilica – św. Jana Chrzciciela, Ryczów, Strzegowa), Sułoszowa (ale tylko z parafiami: Jerzmanowice, Przeginia, Sąspów, Sułoszowa, Zadroże), Wolbrom (z diecezji kieleckiej) i Jaworzno (z archidiecezji krakowskiej).

Na stolicę diecezji wybrano miasto Sosnowiec, a kościołem katedralnym stała się świątynia parafialna pw. Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny. Patronami diecezji sosnowieckiej zostali: św. Albert Chmielowski, zakonnik (in Patronumprincipalem) oraz św. Rafał Kalinowski, kapłan (in Patronumsecundarium).

Ojciec Święty na pierwszego biskupa sosnowieckiego mianował ks. Adama Śmigielskiego (doktora teologii) SDB, inspektora Prowincji Wrocławskiej Salezjanów w Polsce. Biskupami pomocniczymi zostali: biskup pomocniczy diecezji kieleckiej Piotr Skucha (doktor teologii) oraz ks. prał. Tadeusz Pieronek (doktor habilitowany prawa kanonicznego). Konsekracja, uroczysty ingres do katedry i objęcie diecezji nowego biskupa sosnowieckiego odbyły się 30 maja 1992 r. z udziałem Prymasa Polski kard. Józefa Glempa.

W skład nowo utworzonej diecezji sosnowieckiej weszło wówczas 97 parafii z diecezji częstochowskiej (ok. 595 tys. mieszkańców), 44 parafie z diecezji kieleckiej (ok. 142 tys. mieszkańców) i 11 parafii z archidiecezji krakowskiej (ok. 100 tys. mieszkańców), co w sumie dało 152 parafii (plus dwa wikariaty terenowe z własnymi duszpasterstwami) z ok. 837 tys. mieszkańców.

Na mocy zasad bulli „Totus Tuus Poloniae Populus” do powstałej diecezji sosnowieckiej przypisanych było 301 kapłanów diecezjalnych: z diecezji częstochowskiej 191, z kieleckiej 75 i z archidiecezji krakowskiej 35.

Po reformie administracyjnej w Polsce od 1 stycznia 1999 r. terytorium diecezji sosnowieckiej weszło w skład województw śląskiego i małopolskiego. Powierzchniowo diecezja sosnowiecka zajmuje ok. 2000 km kw., a jej maksymalna rozciągłość z zachodu na wschód wynosi ok. 70 km, z północy na południe ok. 45 km. Pod względem fizycznogeograficznym zajmuje głównie obszar prowincji Wyżyn Polskich i znajduje się częściowo na obszarze kilku mezoregionów. Od wschodu można wymienić: Wyżynę Miechowską, Wyżynę Olkuską, Rów Krzeszowic, Pagóry Jaworznickie, Wyżynę Katowicką oraz Wyżynę Częstochowską. Cały obszar diecezji należy do dorzecza górnej Wisły.

Diecezja sosnowiecka posiada na ogół charakter miejski. W granicach diecezji znajduje się 12 miast, w tym 3 duże aglomeracje (Sosnowiec, Dąbrowa Górnicza, Jaworzno) oraz 15 gmin wiejskich. Ogółem miasta zajmują 700 km kw., co stanowi 36% powierzchni diecezji, zaś gminy – 1245 km kw., co daje 64% powierzchni. W momencie ustanowienia diecezji sosnowieckiej w 1992 r. ludność miejska stanowiła 83,2% wszystkich mieszkańców, a ludność gmin wiejskich 16,8%.

W 1992 r. diecezja sosnowiecka podzielona została na 22 dekanaty, w których znalazło się 156 parafii. Obecnie w 2017 r. na terytorium diecezji sosnowieckiej w 23 dekanatach znajdują się 162 parafie. Z inicjatywy pierwszego biskupa sosnowieckiego Adama Śmigielskiego SDB zostały wydzielone następujące parafie: Najświętszej Maryi Panny Wspomożycielki Wiernych w Borze Biskupim (1997), św. Siostry Faustyny Kowalskiej w Będzinie (2005), Najświętszej Maryi Panny Królowej Polski w Jaworznie-Sobieskim (2005), św. Anny w Grabowej (2007) oraz Miłosierdzia Bożego w Kąpielach Wielkich (2008).