Es presumible en cambio que la diócesis surgió entre finales del siglo II y principios del III:[2]​ los obispos san Massimo y san Quinto son los primeros obispos de los que se tiene documentación y ciertas noticias, en la segunda mitad del siglo III.

Las investigaciones y descubrimientos arqueológicos y epigráficos han sacado a la luz los epitafios de los obispos Paolino II, Felice II, Teodosio, Prisco, Musonio, Senado, Aureliano, Lupenos y Leone III; estos dos últimos obispos contribuyeron a la renovación y ampliación del complejo basílica de Cimitile en el siglo IX, que había sido sede de los obispos desde la época de Paulino.

Otros obispos nolanos participaron en sínodos o concilios de la antigüedad: Serenus participó en los sínodos romanos convocados por el papa Símaco; Leone I, recién elegido, participó en el concilio convocado por el patriarca Mena de Constantinopla en 536; Aurelio (quizás el mismo Aureliano conocido por su epitafio) estuvo entre los padres del sínodo romano del año 680.

Sin embargo, en un privilegio concedido al metropolitano Romualdo en 1169, Nola ya no es mencionada entre los sufragáneos de Salerno.

[5]​ En una bula del papa Inocencio III de 1215 se enumeran las posesiones bajo la jurisdicción del obispo Pietro II, a través de las cuales se pueden definir los límites de la diócesis en el siglo XIII que demuestran «la convergencia con las actuales y con las reproducidas en un oleografía del siglo XVII conservada en el museo diocesano».

En este período surgieron numerosas iglesias y monasterios en la ciudad y en la vasta diócesis; e igualmente numerosas fueron las órdenes e instituciones religiosas que llegaron a establecerse en el territorio diocesano.

Allí se conserva el Cippus Abellanus, una antigua inscripción en lengua osca.