El territorio se extiende sobre una superficie de 4041 km² y está dividido en 135 parroquias.
La provincia eclesiástica tiene como sufragáneas las diócesis de Iglesias, Lanusei y Nuoro.
Según la tradición, el primer obispo de Cagliari fue Avendrace, hoy venerado como santo en la Iglesia católica, entre los años 70 y 77 (u 87).
Sobre el sepulcro del santo se levantó la iglesia de San Avendrace, probablemente en el 202, modificada luego en el siglo XVII.
Desde 484 los documentos hablan de arzobispos, por lo que se supone que entre la segunda mitad del siglo IV y la primera del siglo V, la diócesis fue elevada al rango de metropolitana.