A város a magyar honfoglalás előtt is fontos szerepet játszott a Kárpát-medencében, mint kereskedelmi központ. A kereszténység gyengén, de nagyon korán megjelenik a térségben, első egyházi alakulata és építménye a Szent Adalbert prépostság és a Szent Ábrahám kápolna még a frank térítéshez kötődnek (Váczy Péter 1971. idézi Györffy: ÁMF 2: 568.) A város a Dunántúl kapuja volt a nyugati királyságok felé, ezért Győr birtoklása mindig elengedhetetlen volt a Kárpát-medence feletti ellenőrzés megvalósításához. Ez volt az oka annak is, hogy Szent István egyházalapításában fontos szerepet játszott Győr. A győri püspökség az elsők között alakult meg 1000 körül, alapításánál és a püspökük kiválasztásánál végig nagyon hangsúlyos volt a passaui püspökség és így a német hatás ellensúlyozása a nyugati végeken. Székesegyházát Szűz Mária tiszteletére szentelték föl. Az egyházmegye fokozott politikai jelentőségét az adta, hogy mindig is a határon feküdt. Az 1051-es német hadjárat alatt, Gebhard regensburgi püspök Győrig követte a seregeket. A győri püspök ugyanakkor igen tekintélyesnek számított a 11. században. Mutatja ezt az is, hogy a pécsi püspökség megalapításakor a király itt határolta el egymástól az egyházmegyéket a pápai legátus jelenlétében. Salamon és Géza Győrben egyeztek meg 1064-ben. Feltételezhető, hogy az ősgesta szerzője, Miklós is itt volt egyházfő (SchDJ 1968, idézi KMTL 244.) 1051-1055 között. Első biztosan ismert püspöke Hartvik volt a 11-12. század fordulóján, aki a 12. század elején Kálmán király megbízásából Szent István legendáját szerkesztette újjá (Hartvik-legenda). Hartvik Agenda Pontificalis kódexét is itt írhatta, ebben említ több győri templomot (Szt. István protomártír temploma, a fallal övezett Szűz Mária székesegyházat, a virágvasárnapkor a várból ki- és bevonulást, és a székesegyház oltárait [Sz. Üdvözítő, Szt. Kereszt, Szűz Mária] ÁMF 2: 596.). A Szent István protomártír-kápolna a Szűz Mária patrocíniummal rendelkező templomhoz - a későbbi székesegyházhoz - hasonlóan Szent István-korinak tekinthető.
Az egyházmegye püspöklistája a 11. században igen hiányos, a 12. századtól van több adat. 1173-ban ismét Győrbe érkezik egy pápai legátus (Walter) III. Bélával és több főpappal, köztük Miculinus (Mikud) győri püspökkel is tanácskozni. Ekkoriban már jelentős jövedelmei voltak az egyházmegyének, ezt 1185 körül 1000 márkára becsülik. A püspökök nemcsak a magyar, de az európai politikában, folyamatokban is jelenetős részt vállalnak: Csák Ugrin püspök 1189-ben a III. keresztes hadjáratra indulókat látta vendégül Győrben, 1205-ben Péter püspök hozta haza Bécsből III. László hamvait, koponyáját és a koronát. 1217-ben ő kísérte II. András királyt szentföldi hadjáratába, 1218-ban pedig pápai megbízásból bíráskodhatott. 1225-ben VI. Lipót osztrák herceg békekövete is a győri püspök védelme alatt jött Magyarországra. 1241-ben Gergely győri püspök a muhi csatában esett el, IV. Béla távolléte alatt Frigyes osztrák herceg katonái megszállták Győrt, de a helyi lakosság rájuk gyújtotta a várat. Győr 1242-ben sikeresen ellenállt a tatár ostromnak, legalábbis nincs rá adat, hogy a vár elesett volna. 1255-ben Amadé győri püspök idején kezdődtek a püspökségi székhely nagyobb építkezései, ekkoriban épült fel a román stílusú székesegyház is. Adatunk van arról is, hogy Amadé saját egyházmegyéjén belül ítélkezett a főesperesek és a kanonokok győri papok elleni dézsmaperében. 1271-ben a király a győri püspök és káptalan szolganépeit hospesjoggal ruházza fel. 1273 tavaszán a cseh király katonái kifosztották a várost és a székesegyházat, amit azután még ebben az évben IV. László katonái visszavettek, de ekkor elveszett a győri káptalan pecsétje is. (ÁMF 2: 596-598.). Az Árpád-kor utolsó püspöke Tengerdi Tivadar volt. A tartományurak leküzdése után Károly Róbert lefoglalja az egyházmegye vagyonát, amelyet csak hosszas pereskedés után ad vissza. Az Anjou királyok alatt egyébként az egyházmegye fejlődik, Hédervári János 1386 körül gótikus kápolnát épít a székesegyházhoz, s később ott is temették el.
Győr és püspöke ezután csak a 15. század közepén került ismét kapcsolatba a nagypolitikával, amikor Mihályfia Benedek püspök a Habsburg Albert halála (1440) után kitört trónviszályban Erzsébet királynő és a gyermek V. László mellé áll, és nekik Győrben menedéket is nyújt az Ulászló-pártiaktól. A két fél közötti megegyezés is itt jön létre 1442. december 13-án a Székesegyházban. Pár nap múlva azonban Erzsébet királyné meghalt, és a gyermek V. László gyámjaként fellépő III. Frigyes német-római császár több várral együtt Győrt is lefoglalta, a megszálló németek pedig istállókat és kocsmákat építenek a székesegyház körül. A várost csak Salánki Ágoston püspök váltotta vissza a németektől 1447-ben 3000 aranyért. Monoszlói Csupor Demeter (1466-1480) kijavította és gótikus stílusban átépítette a székesegyházat, majd Szt. Demeter tiszteletére újabb gótikus kápolnát emel hozzá. A 15. század végéig a székesegyház még tovább bővült. A 16. században fényes karriert befutó Bakócz Tamás is győri püspök volt 1486-1494-ig, esztergomi érsekké való kinevezése után 1495-1508-ig. Őt rokona, Szatmári Ferenc követte a győri püspöki székben. A Mohács előtti utolsó püspök, Paksy Balázs (1525-1526) több főpappal együtt a mohácsi csatamezőn vesztette életét.
A Szűz Mária székesegyház melletti káptalant (v. kamarát) 1208-tól említik, oklevél 1208-ból maradt fenn, az okleveleket őrző „kamara” 1226-ban tűnik fel az írásos forrásokban. 1204-ben a székeskáptalan mellett oklevelezésben megjelenik az ispotályos rendház is, amellyel kapcsolatban III. Ince 1208-ban már inti a győri püspököt, hogy tizedet tőlük ne követeljen. (ÁMF 2: 596.)
A püspökség gazdasági helyzetének vizsgálatát nagyban nehezíti, hogy a pápai tizedjegyzékek az egyházmegyére vonatkozóan nem maradtak ránk. Más forrásokból tudjuk azonban, hogy 1187 körül a püspök éves jövedelme 1000 márkára tehető (ÁMF 2: 596.). 1311-től tudjuk a győri püspök által felszenteléskor fizetett servitium commune mértékét (800 Ft). 1332-1337-ben a győri püspök 6 évi tized fejében fizetett 90 márkát. A káptalan és püspökség korabeli egyéb jövedelmeiért a győri lector 52 márkát adott. A tizedjegyzék helységek egyházait feltüntető adatokat nem ismerünk. Hézagos ismereteink vannak a püspökség és a székeskáptalan birtokairól a korban [Zsid (Zala vm. 1157, 1226, 1230); Szovát (Sopron vm. 1224; Bácsa (1231); Kisfalud (1232); Görcsöny (Baranya vm. 1247); Petlend (1250); Keszi (1251); Balony (1252, 1284); Barát ill. Barátsokoró (1262); Thym? (Sopron vm. 1265); Szentpál (Komárom vm. 1228, 1268); Pulad (Vas vm. 1279); Pér (1329); Izsép harmada (Komárom vm. 1331)] (Györffy György: ÁMF 2: 600.)
Noha a győri püspökség a kezdetektől igen fontos szerepet játszott a további egyházmegyék megalapításában és a térítésben, a püspökséget azonban hatalmában több tényező is korlátozta. A legfontosabb ezek közül a püspökséghez közel eső, 997-ben alapított pannonhalmi bencés apátság, melynek szerepe a térítésben és birtokai nagysága kezdettől fogva vetekedett a püspökével, később pedig exempt jogával az apátság helyzete csak javult. Az egyházmegyei birtokok közül 1332-ig csak nagyon keveset ismerünk (ÁMF 2: 568.) A püspökség birtokai kezdettől fogva a királyi adományokból álltak össze. Ugyanakkor a Győri Püspökség vármegyéiben igen erős a király és a fő nemzetségek birtokuralma. Győr vármegyében három nagy nemzetség (Győr, Szemere, Apor, Héder) birtokai vannak fölényben, és több ún. „egyfalvas” nemzetség (Pok, Péc) birtokolnak a 11. századtól jelentős földeket, ezekhez a 13. századig nagyobb Gút-Keled és kisebb nemzetségek (Baráti) is csatlakoznak. Ezenkívül már ekkortól megfigyelhető a Pannonhalmi apátság összefüggő birtokrendszere is a megyében. (ÁMF 2: 596.)
Az egyházszervezet főesperességeiről a 13. század közepéig nincs adatunk, csak ekkor említik (1244) a győri főesperest, előbb van adatunk azonban a rábai (vasi) (1215), a pápai (1225), a rábaközi (1232), a soproni (1243) főesperességről. A mosoni (1244), a komáromi (1266) adatokkal kiegészülve és az 1009-es határkijelöléssel nagyjából egybevetve megállapítható, hogy az egyházmegye területe az Árpád-korban állandó maradt.
Már a 13. század közepén megjelennek Győrött és környékén a koldulórendek is. A domonkos rend prédikátorai az 1221 után tűnnek fel, majd később domonkos rendház is létrejön Sz. Domonkosnak szentelve a Héderváriak általi alapítással. A 14. században a városban bizonyítottan jelen vannak a ferences (Sz. Erzsébet rendház) és domonkos rendek a városon belül, valamint a városon kívül északkeletre Szt. Katalinnak szentelt johannita ispotály is fennállt.