Учреждена 26 октября 1799 г. резолюцией императора Павла I. Административные и географические границы новоучрежденной епархии полностью соответствовали границам Калужской губернии. На момент образования объединяла 692 прихода и 8 монастырей. В 1799-2011 гг. на Калужской кафедре пребывало 40 архипастырей.
К 1917 г. епархия насчитывала 743 храма, в том числе 609 соборных и приходских, 26 монастырских, 42 домовых и 52 приписных; 8 мужских и 5 женских монастырей, 2 женские монашеские общины. На приходах служило 949 клириков. Сеть православных учебных заведений состояла из 626 церковноприходских школ, в которых работало около 30000 учителей, действовала Калужская духовная семинария, 3 духовных училища, Епархиальное женское училище и множество приходских училищ. Социальную и благотворительную деятельность осуществляли 9 богаделен, 32 братства, 406 церковноприходских попечительств и 18 обществ трезвости.
В 1918 г. в епархии были закрыты все духовные учебные заведения, духовная консистория, епархиальная библиотека, прекращено издание Калужского церковно-общественного вестника, упразднены все домовые храмы. Все церковное имущество было национализировано, церковноприходские школы были переданы в Народный комиссариат образования. Стали закрываться храмы и монастыри, а их имущество изыматься.
С начала 20-х гг. XX в. в Калужской епархии существовал обновленческий раскол, который прекратил свое существование в 1939 г.
В 1937 г. по обвинению в «контрреволюционной деятельности» был расстрелян архиепископ Калужский и Боровский Августин (Беляев, священномученик, память 10/23 ноября), занимавший кафедру с 1934 г. С ним было расстреляно 18 священнослужителей и мирян. После расстрела архиепископа Августина епархия до 1942 г. была лишена архипастырского руководства. За это время почти все храмы были закрыты, многие разрушены. Всего, по имеющимся данным, за 1929-1941 гг. были приговорены к разным мерам наказания, в том числе и к расстрелу, 411 священников, 116 церковнослужителей, 5 приходских старост, 161 человек из монашествующих.
Из 11 архипастырей, управлявших Калужской епархией с 1900 до 1937 г., шестеро приняли мученический венец от богоборческой власти, уже занимая другие кафедры: епископ Тихон (Никаноров, священномученик, † 1919; память 27 декабря/9 января), епископ Феофан (Туляков, † 1937), епископ Стефан (Знамировский, † 1941), епископ Павел (Введенский, † 1937), епископ Павлин (Крошечкин, священномученик; † 1937; память 21 октября/3 ноября), епископ Димитрий (Добросердов, священномученик; † 1937; память 8/21 октября).
Среди девяти архипастырей, возглавлявших Калужскую епархию с 1942 до 1980 г. пятеро отбыли различные сроки лагерей и ссылок: митрополит Николай (Ярушевич, † 1961), епископ Онисифор (Пономарев, † 1966), епископ Леонид (Лобачев, † 1967), епископ Стефан (Никитин, † 1963), епископ Ермоген (Голубев, † 1978). Епископ Леонид (Лобачев) и архиепископ Николай (Кутепов, † 2001) участвовали в войне 1941-1945 г. и имели боевые награды.
После Великой Отечественной войны в сентябре 1945 г. Калужская епархия насчитывала 25 действующих храмов, из них 6 было открыто после освобождения от оккупации. В то время клир епархии составляли 37 священников и 5 диаконов. В 1944-1949 гг. было подано 45 ходатайств об открытии храмов, но открыто только 13530 храмов оставались недействующими, более 200 разрушено. За последующие 15 лет было уничтожено еще около 200 храмов.
Количество действующих храмов с 1949 г. оставалось неизменным — 38 — до 1958 г., когда снова развернулась широкомасштабная антирелигиозная пропаганда. К началу 70-х гг. XX в. на территории Калужской области осталось только 24 действующих храма, не было ни одного монастыря, ни одной духовной школы. К тому времени Калужская епархия считалась одной из наименьших по количеству действующих храмов в Русской Православной Церкви.
В 1990 г. в епархии начался процесс духовного возрождения: оживилась церковноприходская жизнь, стали открываться храмы и монастыри, строиться новые храмы и молитвенные дома, открылись первые воскресные школы, возобновилось духовное образование, стала проводиться работа с молодежью и осуществляться благотворительная деятельность.
29 февраля 2003 г. указом Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Алексия II (от 25 февраля того же года) занимающий Калужскую кафедру с 20 июля 1990 г. архиепископ Климент (Капалин) был возведен в сан митрополита и назначен управляющим делами Московской Патриархии. Впервые за всю двухсотлетнюю историю Калужской епархией управляет митрополит, в титул которого входит название «Калужский и Боровский».
Святыни. В Свято-Георгиевском соборе г. Калуги хранится главная святыня Калужской епархии — Калужская икона Божией Матери (обретена в 1748 г.).
