เขตมิสซังเชียงใหม่มีจุดเริ่มต้นมาจากการเผยแพร่ศาสนาคริสต์นิกายโรมันคาทอลิกในภาคเหนือ โดยสมัยมุขนายกฌ็อง-บาติสต์ ปาลกัว ดำรงตำแหน่งประมุขมิสซังสยาม ได้ส่งบาทหลวง 2 องค์ คือบาทหลวงกร็องฌ็อง และบาทหลวงวากาล มาเป็นมิชชันนารีเผยแพร่ศาสนาที่เชียงใหม่ ถึงเมื่อวันที่ถึงเชียงใหม่ในบ่ายวันที่ 18 มกราคม ค.ศ. 1844 เริ่มแรกได้รับการต้อนรับจากเจ้าผู้ครองนครเชียงใหม่เป็นอย่างดี แต่ภายหลังมีท่าทีเปลี่ยนไปทำให้งานแพร่ธรรมต้องหยุดลง ต่อมาสมัยมุขนายกเรอเน แปร์รอส ได้รื้อฟื้นงานแพร่ธรรมขึ้นอีกครั้ง โดยส่งบาทหลวง 2 องค์ คือบาทหลวงฟูยัง (Fouillat) และบาทหลวงบรัวซา (Broizat) มาทำหน้าที่ และได้ตั้งศูนย์แพร่ธรรมที่เชียงใหม่ได้เป็นผลสำเร็จ แต่จากนั้นไม่นานก็เกิดสงครามโลกครั้งที่ 2 บาทหลวงทั้งสองถูกเรียกตัวกลับ งานประกาศศาสนาจึงต้องชะงักลงอีกครั้ง ต่อมา ค.ศ. 1926 มิสซังกรุงเทพฯ จึงส่งบาทหลวงขึ้นมาอีกรอบ ประกอบด้วยบาทหลวงยอร์ช มีราแบล ( Mirabel ) จากคณะมิสซังต่างประเทศแห่งกรุงปารีส พร้อมกับบาทหลวงพื้นเมืองชาวไทยคือบาทหลวงนิโคลาส บุญเกิด กฤษบำรุง ทั้งสองได้ตั้งต้นที่พิษณุโลกก่อน เพราะมีชาวจีนอาศัยอยู่มาก[3]

ต่อมาวันที่ 18 มกราคม ค.ศ. 1931 ทั้งสองจึงมาถึงเชียงใหม่แล้วเริ่มประกาศศาสนาอีกครั้ง และได้เชิญคณะนักบวชคาทอลิกหลายคณะมาช่วยงานการศึกษาด้วย เช่น คณะอุร์สุลินแห่งสหภาพโรมันมาเปิดโรงเรียนเรยีนาเชลีวิทยาลัย คณะภราดาเซนต์คาเบรียลมาเปิดโรงเรียนมงฟอร์ตวิทยาลัย การเผยแพร่ได้ขยายตัวไปทั่วจังหวัด แล้วจึงขยายไปจังหวัดอื่น ๆ ในเขตภาคเหนือตามลำดับ[4]

ในวันที่ 17 พฤศจิกายน ค.ศ. 1959 สมเด็จพระสันตะปาปาจอห์นที่ 23 จึงทรงยกสถานะภาคเหนือจึงเป็นเขตหัวหน้าจากสันตะสำนัก (Prefecture Apostolic) แล้วได้เป็นมุขมณฑลในวันที่ 18 ธันวาคม ค.ศ. 1965[5] แต่ราชการไทยยังคงเรียกว่าเขตมิสซังเชียงใหม่ ต่อมาวันที่ 25 เมษายน พ.ศ. 2561 สมเด็จพระสันตะปาปาฟรานซิสทรงแยกจังหวัดเชียงราย แพร่ น่าน พะเยา และอำเภองาว จังหวัดลำปาง ออกจากเขตมิสซังเชียงใหม่มาสถาปนาเป็นเขตมิสซังเชียงราย[6]