16 февраля 1952 года Римский папаПий XII издал буллу «Ad Episcoporum munus», которой учредил епархию Марилии, выделив её из епархии Линса. Первоначально епархия Марилии входила в митрополию Сан-Паулу.
19 апреля 1958 года епархия Марилии вошла в митрополию Ботукату.