L'origine du diocèse d'Aix fait l'objet de légendes comme celle de Saint Maximin qui aurait été le premier évêque en 45. Des documents du IVe siècle attribuent la création de la paroisse d'Aix à l'évêque de Marseille. L'évêque d'Aix est véritablement attesté en 394 avec Triferius, qui a participé au Concile de Nîmes. Vers 420, Aix-en-Provence et Embrun se retrouvent sous la direction d'Arles. Cependant, à la fin du VIème siècle, nous n'avons plus de traces des évêques d'Arles et Aix. En 794, lors du concile de Francfort, nous avons une trace de l'évolution du diocèse lorsque le pape confirme la supériorité des archevêques d'Aix et Embrun sur ses suffragants, notamment Arles.

En 1790, la Constitution civile du clergé qui est un décret sur l'organisation de l'Église en France, suite à la nationalisation des biens de l'Église change la géographie des diocèses. Le diocèse d'Aix perd le doyenné de Brignoles dans le Var et celui de Reillane. Cependant, il intègre le territoire des diocèses d'Arles et de Marseille qui ont été supprimés.

En 1801, le Concordat entre Napoléon Bonaparte et le pape Pie VII est signé et prévoit la réorganisation des diocèses. Le diocèse de Toulon ainsi que celui de Riez est supprimé et est intégré à celui d'Aix-en-Provence. C'est lors de cette période que l'archevêché d'Aix-en-Provence atteint sa plus grande taille. En 1822, le pape Pie VII forme les diocèses de Fréjus et de Marseille qui se détachent du diocèse d'Aix. L'archevêque d'Aix obtient alors les titres d'Arles et Embrun.

En 2002, Aix perd son titre de métropolitain qui revient alors à Marseille. Il garde toutefois le titre d'archevêque.

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Archives diocésaines d'Aix et Arles