Барнаульская епархия была учреждена в 1930 г. с назначением еп. Александра (Бялозора) ее правящим архиереем, перемещенным на Ростовскую кафедру в 1931 г. Затем Барнаульской кафедрой управляли архиереи: в 1931-1932 гг.- еп. Тарасий (Ливанов), в 1932 г.- еп. Герман (Коккель), в 1933-1936 гг.- архиеп. сщмч. Иаков (Маскаев), в 1937 г.- еп. Григорий (Козырев). После 1937 г. Барнаульская кафедра не замещалась. 8 авг. 1943 г. указом Патриаршего Местоблюстителя митр. Сергия (Страгородского) правосл. приходы Алтайского края вошли в состав Новосибирской епархии, правящий архиерей к-рой получил титул «Новосибирский и Барнаульский». В 1989 г. на территории Алтайского края действовало 8 приходов (в Барнауле, Бийске, Рубцовске, Славгороде, Камне-на-Оби, Алейске, Новоалтайске и пос. Тальменка).
26 февр. 1994 г. постановлением Свящ. Синода Барнаульская кафедра была возрождена с названием «Барнаульская и Алтайская». 19 марта 1994 г. во епископа Барнаульского и Алтайского был хиротонисан Антоний (Масендич). После кончины еп. Антония († 8 июля 2001) решением Свящ. Синода РПЦ от 27 дек. 2001 г. епископом Барнаульским и Алтайским определено быть игум. Максиму (Дмитриеву), хиротония к-рого состоялась 20 янв. 2002 г.
На 1 янв. 2002 г. территория Б. и А. е. включала Алтайский край и Республику Алтай. В епархии существовали 20 благочиннических округов (17 - в Алтайском крае, 3 - в Республике Алтай), 170 приходов, 63 храма, 6 мон-рей, служили 177 священников и 13 диаконов.
Определением Свящ. Синода от 2 окт. 2013 г. приходы в административных границах Республики Алтай, ранее входившие в состав епархии выделены в самостоятельную Горноалтайскую епархию. Решением Свящ. Синода от 29 мая 2013 г. на Барнаульскую кафедру назначен еп. Сергий (Иванников) (с 24 мая 2015 г. митрополит).
Решением Свящ. Синода от 5 мая 2015 г. из состава Барнаульской епархии выделены Бийская, Рубцовская и Славгородская епархии. Барнаульская епархия включена в состав Алтайской митрополии. Кафедральный город Б. и А. е - Барнаул. Кафедральный собор - Покровский собор в Барнауле (освящен в 1904, закрыт в апр. 1939, возобновлены богослужения в янв. 1944). Барнаульская епархия разделена на благочиния: Барнаульское, Белоярское, Заринское, Монастырское, Тальменское. В епархиальном управлении действуют отделы и комиссии: информационный отдел, отдел по взаимодействию Церкви и общества, миссионерский, по церковной благотворительности и социальному служению, по взаимодействию с вооруженными силами и правоохранительными органами, по взаимодействию с казачеством, по тюремному служению, по монастырям и монашеству, отдел религиозного образования и катехизации, отдел по делам молодёжи и православным молодёжным организациям, комиссия по культуре, по вопросам семьи, защиты материнства и детства, ставленническая, наградная, попечительская, Богословская комиссия, Архитектурно-строительно-реставрационная комиссия, комиссия по канонизации святых, Юридическая служба.
25 дек. 1997 г. постановлением Свящ. Синода пастырско-богословские курсы Б. и А. е. были преобразованы в Барнаульское ДУ, при уч-ще открыто псаломщическое отд-ние, в 2000 г.- сектор заочного обучения. К началу 2003/2004 учебного года было завершено строительство нового учебного корпуса училища. В 2006 г. Барнаульскому ДУ присвоен статус семинарии. При семинарии имеется Регентская школа (открыта в 1998 г.). Решением Свящ. Синода от 16 июля 2013 г. на должность ректора Барнаульской ДС назначен еп. Сергий (Иванников). С 22 нояб. 2010 г. в Б. и А. е. работает Богословско-катехизаторская школа им. свт. Макария (Невского), митр. Московского. При Алтайском гос. ун-те на фак-те политических наук ведется обучение студентов по специальности «теология» (бывш. теологическое отд-ние). С 1990 г. в высших учебных заведениях Алтайского края читаются спецкурсы по истории правосл. Церкви.
Среди благотворительных учреждений епархии особое место занимает правосл. приют во имя св. равноап. кн. Ольги в Барнауле. Приют и региональная благотворительная орг-ция «Мать и дитя» проводят активную деятельность, направленную на помощь матерям, оказавшимся с малолетними детьми без крова. Развивается общественное движение «Церковная благотворительность».
Миссионерская деятельность в Б. и А. е. многообразна по формам и распространяется на всю территорию епархии, особенно активно она осуществляется в Республике Алтай, где живы традиции христ. просвещения, заложенные в XIX - нач. XX в. Алтайской духовной миссией
Епархиальные СМИ вслючают официальный сайт (http://altai.eparhia.ru), сайт еппечатный орган епархии - вестник «Алтайская миссия» - издается с 1996 г. В газете наряду с разнообразными материалами по церковной жизни публикуются статьи, посвященные истории Алтайской миссии и совр. проблемам миссионерской деятельности. Периодически выпускаются специальные приложения к газете: «Воскресная школа» (издание клуба правосл. педагогов), «Наследие» (историко-архивное), «Соборяне» (литературно-публицистическое), «Свет» (молодежное). Приложением к газете является издаваемый в епархии с 1997 г. церковный календарь памятных дат по истории Православия в Алтайском крае и Республике Алтай.
На юбилейном Архиерейском Соборе 2000 г. в числе новомучеников и исповедников Российских были прославлены священнослужители Барнаульской епархии: архиеп. Иаков (Маскаев), священники Иоанн Можирин и Петр Гаврилов, мон. Феодор (Никитин) и мирянин Иоанн Протопопов. Местночтимым святым прп. Макарию (Глухарёву) и митр. Московскому и Коломенскому свт. Макарию (Невскому) было установлено общецерковное почитание.
Величайшей святыней Алтая является чудотворная Коробейниковская (Казанская) икона Божией Матери, в июле 1994 г. перенесенная из Барнаула в восстановленный Казанский храм в с. Коробейникове, приход храма был преобразован в Казанской иконы Божией Матери мужской монастырь. Ежегодный праздник в честь Коробейниковской иконы в первое воскресенье июля установлен по благословению Святейшего Патриарха Алексия II в 1997 г. С 1999 г. ежегодно совершается крестный ход из Покровского собора г. Барнаула до с. Коробейниково. 24 июня-1 июля 2018 г. состоялся юбилейный, 20-й, крестный ход.
Среди др. почитаемых на Алтае икон - образ вмч. Пантелеимона с частицей мощей святого (дар Покровскому кафедральному собору Барнаула от афонского Пантелеимонова мон-ря), икона Божией Матери афонского письма нач. ХХ в. в храме свт. Николая в Барнауле, образ Христа Спасителя в храме свт. Николая Чудотворца в г. Горняк, икона Божией Матери «Утоли моя печали» в церкви г. Заринска. На территории разрушенного барнаульского в честь Казанской иконы Божией Матери женского монастыря восстанавливается Никольский источник. Восстановлен св. ключ близ с. Сорочий Лог, где в 20-х гг. XX в. были замучены 11 благочестивых крестьян. На этом месте воздвигнута часовня во имя Иоанна Крестителя и устроен скит барнаульского Знаменского мон-ря.
В Б. и А. е. действуют 3 мон-ря. Постановлением Свящ. Синода от 19 июля 1994 г. Знаменский приход в Барнауле преобразован в барнаульский в честь иконы Божией Матери «Знамение» женский монастырь. Монастырь имеет подворье - Иоанно-Предтеченский скит в с. Сорочий лог Заринского района Алтайского края. 10 окт. 1996 г. в с. Кислуха был открыт Иоанна Кронштадтского женский монастырь.
Архиереи: еп. Александр (Бялозор; 1930-1931), еп. Тарасий (Ливанов; дек. 1931-1932), еп. Герман (Коккель; 1932), архиеп. сщмч. Иаков (Маскаев; 4.04. 1933-1936), еп. Григорий (Козырев; 29.01.- 27.07.1937), с 1937 г. кафедра не замещалась, в 1943-1994 гг. территория Б. и А. е. входила в состав Новосибирской епархии. Кафедра возобновлена в 1994 г.: еп. Антоний (Масендич; 19.03.1994 - 8.07.2001), еп. Максим (Дмитриев; с 20.01.2002); еп. Сергий (Иванников; с 29 мая 2013 г.).