La diócesis de Barretos (en latín: Dioecesis Barretensis y en portugués: Diocese de Barretos) es una circunscripción eclesiástica de la Iglesia católica en Brasil.

La diócesis tiene 8770 km² y extiende su jurisdicción sobre los fieles católicos de rito latino residentes en 13 municipios del estado de São Paulo: Barretos, Cajobi, Colina, Colômbia, Embaúba, Guaíra, Guaraci, Ipuã, Jaborandi, Miguelópolis, Morro Agudo, Olímpia y Severínia.

La sede de la diócesis se encuentra en la ciudad de Barretos, en donde se halla la Catedral del Espíritu Santo.

En 2020 en la diócesis existían 26 parroquias agrupadas en 4 regiones pastorales: Barretos, Colina, Guaíra y Olímpia.

[1]​ Según el Anuario Pontificio 2021 la diócesis tenía a fines de 2020 un total de 289 333 fieles bautizados.