La diócesis de Palmira (en latín: Dioecesis Palmirana) es una circunscripción eclesiástica de la Iglesia católica en Colombia.

La diócesis tiene 4976 km² y extiende su jurisdicción sobre los fieles católicos de rito latino residentes en 10 municipios del departamento de Valle del Cauca: Candelaria, El Cerrito, Florida, Ginebra, Palmira, y Pradera, localizados en la margen oriental del río Cauca; y Darién, Restrepo, Vijes y Yotoco.

[2]​ Como primer obispo fue nombrado Jesús Antonio Castro Becerra, quien se posesionó el 5 de marzo de 1953.

[3]​ El 20 de agosto de 1983 Castro Becerra se retiró del gobierno pastoral por llegar a la edad canónica, fue sucedido por José Mario Escobar Serna, quien fungía como obispo coadjutor de Palmira con derecho a sucesión.

[4]​ Según el Anuario Pontificio 2022 la diócesis tenía a fines de 2021 un total de 795 000 fieles bautizados.