La diócesis de Cachoeira do Sul (en latín: Dioecesis Cachoëiren(sis) Australis y en portugués: Diocese de Cachoeira do Sul) es una circunscripción eclesiástica latina de la Iglesia católica en Brasil, sufragánea de la arquidiócesis de Santa María.

La diócesis tiene 10 730 km² y extiende su jurisdicción sobre los fieles católicos de rito latino residentes en 12 municipios del estado de Río Grande del Sur: Arroio do Tigre, Ibarama, Segredo, Sobradinho, Lagoa Bonita do Sul, Passa Sete, Agudo, Novo Cabrais, Cerro Branco, Cachoeira do Sul, Caçapava do Sul y Santana da Boa Vista.

La sede de la diócesis se encuentra en la ciudad de Cachoeira do Sul, en donde se halla la Catedral de Nuestra Señora de la Concepción.

La diócesis fue erigida el 17 de julio de 1991 con la bula Brasilienses quidem del papa Juan Pablo II, obteniendo el territorio de la diócesis de Santa María (hoy arquidiócesis).

De acuerdo al Anuario Pontificio 2020 la diócesis tenía a fines de 2019 un total de 177 350 fieles bautizados.