elevada a arquidiocese e, a partir desta data, cinco novas dioceses foram criadas no Estado: Campinas, Taubaté, São Carlos, Ribeirão Preto e Botucatu. A região onde hoje se encontra a diocese de Marília pertencia ao território da diocese de Botucatu, que compreendia as extensões ao sul do Rio Tietê, desde o litoral até o Rio Paraná, que faz divisa com o Estado do Mato Grosso do Sul.
Em 21 de junho de 1926, foi criada a diocese de Cafelândia, que abrangia o território entre o Rio Tietê e o Rio do Peixe, desmembrado da diocese de Botucatu. O primeiro bispo da nova diocese, Dom Ático Euzébio da Rocha, tomou posse em junho de 1929 e, um mês após, decretou a criação da primeira paróquia da região da Alta Paulista. A Paróquia de São Bento, que mais tarde se tornou a sede da diocese de Marília, foi criada em 15 de julho de 1929.
O segundo bispo a tomar posse na diocese de Cafelândia foi Dom Henrique César Fernandes Mourão. Porém, entre 1945 e 1948, a sede episcopal da diocese ficou vacante, devido à morte de Dom Henrique César. Durante esses três anos, quem assumiu a diocese de Cafelândia foi o vigário capitular, Monsenhor Vítor Ribeiro Mazzei.
Em agosto de 1948 chegou à diocese o novo bispo, Dom Henrique Gelain, vindo do Estado da Paraíba. Dois anos depois, a sede da diocese de Cafelândia foi transferida para Lins, a pedido de Dom Henrique, que executou a bula "Apostolicis sub plumbo Litteris". Em seguida, o território da diocese de Lins foi reduzido, com a criação da diocese de Marília, que fica entre o Rio Aguapeí, ou Rio Feio, e o Rio do Peixe.
Desde a criação, não foi acrescentada, nem retirada, nenhuma área da diocese de Marília. Segundo o bispo emérito, Dom Frei Daniel Tomasella, durante o seu bispado se pensou em fundar uma nova diocese em Dracena. Porém, ainda de acordo com ele, muitos padres se opuseram à proposta, devido ao grande êxodo da população daquela região, que se mudava para grandes centros.