Nach den Wirren der Säkularisation erfolgte eine Neuaufteilung der katholischen Bistümer Augsburg, Konstanz, Speyer, Worms und Würzburg. König Friedrich I. richtete 1812 zunächst ein Generalvikariat in Ellwangen an der Jagst ein. Wilhelm I., sein Sohn, verlegte dieses nach Rottenburg am Neckar, das er auf Grund der Nähe zu Stuttgart für geeigneter hielt. Stuttgart kam wegen des dort ansässigen protestantischen Königs nicht als Bischofssitz in Frage.
Durch Papst Pius VII. wird das Bistum Rottenburg 1821 offiziell benannt; die eigentliche Gründung wird aber auf den 20.05.1828 mit Einsetzung des ersten Bischofs datiert. Das Bistum Konstanz wird aufgelöst. Bischofssitz der neuen Diözese bleibt Rottenburg am Neckar; die einstige Pfarrkirche St. Martin wird zum Dom erhoben. 150 Jahre später - 1978 - erfolgt die Umbenennung des Bistums in Rottenburg-Stuttgart. Dabei wird St. Eberhard in Stuttgart zur Konkathedrale erhoben.
Die vergleichsweise junge Diözese Rottenburg-Stuttgart umfasst heute 25 Dekanate. Bistumspatron ist der Hl. Martin von Tours.
Mit den Klosterkirchen Zwiefalten, Weingarten, Obermarchtal und Schussenried besitzt das Bistum bedeutende Schmuckstücke sakraler Kunst im süddeutschen Raum. Zugleich kann es den bis heute höchsten Kirchturm der Welt des Ulmer Münsters mit 161,53 m sein Eigen nennen.