La diòcesi s'estén sobre la major part de l'antic territori d'Opitergium, l'actual Oderzo. Important municipium romà, amb l'adveniment del cristianisme va esdevenir un bisbat. Dels cinc bisbes d'Oderzo coneguts tres són venerats com sants: Tiziano, Magno i Floriano. El primer és el patró actual de la diòcesi i se celebra el 16 de gener.
Entre els segles V i vii, amb les invasions bàrbares, Oderzo va ser saquejada i destruïda en diverses ocasions. L'última destrucció greu va ser realitzada el 636 pel rei longobardRotari. El bisbe Magno, llavors, juntament amb el clergat i els fidels, va fugir transferint el bisbat a Eraclea, al centre de la llacuna de Venècia sota la influència romana d'Orient. Oderzo va ser finalment destruïda i arrasada per Grimoald en 669.
Amb l'arribada dels llombards el poble de Ceneda guanyà cada vegada més importància i es va convertir en la capital del ducat llombard homònim. El territori de l'antiga diòcesi d'Oderzo es va dividir entre Eraclea, Treviso i la nova diòcesi de Ceneda, establerta pels llongobards a la fi del segle vii o principis del viii. Inicialment, la seu es va adherir al cisma tricapitolí.
No queda clar l'origen de la cronologia de Ceneda, sobre la qual els autors no són unànimes. El primer bisbe, Ursino, que hauria assistit a un sínoderomà al 680, és exclòs a la cronologia d'Arnosti, que sosté que essent el bisbe tricapitolí Ceneda no va poder estar present a Roma, on es va constatar que només havia bisbes catòlics.[1] Els bisbes Valentiniano i Massimo són esmentats en un praeceptum de Luitprand del 743, que, no obstant això, sembla fals o almenys dubtós.[2] El bisbe Dolcissimo s'esmenta en un diploma de Carlemany del 794, text que ha sofert amb el temps moltes interpolacions i manipulacions.[3] Segons Lanzoni, el primer bisbe segur de Ceneda és Emmo (o Emmone), que va participar en el concili de Màntua del 827.
A la segona meitat del segle x, l'emperador Otó I va investir el bisbe Sicardo el títol de comte.[4] A partir d'aquest moment, els bisbes exerceixen en el territori del poder temporal; al segle xiv la seva influència es va estendre bé al comtat de Tarzo. Aquesta situació, encara que molt redimensionada, es va mantenir fins i tot després de la conquesta de la Sereníssima, però en el 1768 Venècia va abolir el comtat episcopal i nomenava per Ceneda a un alcalde.
Al segle xiii, algunes poderoses famílies locals van intentar, sense èxit, per transferir la seu episcopal a Conegliano.
A finals del segle xix, per raons històriques i culturals, es va rebutjar la idea d'unir la diòcesi amb la seu veïna de Treviso.
L'últim canvi territorial important és del 16 d'abril de 1926, quan amb el decret Quo Melius, les parròquies de Sacilese, ja exclavament de l'arxidiòcesi d'Udine, van ser agregats a la diòcesi de Ceneda.[7]
El 13 de maig de 1939, després de la fusió de Serravalle i Ceneda que va portar al naixement de la nova ciutat de Vittorio Veneto, la diòcesi va assumir el seu nom actual en virtut del decret Quum episcopalis civitas de la Congregació Consistorial.
Entre 1958 i 1969 la seu episcopal estava ocupada per Albino Luciani, que més tard va ser elegit papa amb el nom de Joan Pau I.
↑Arnosti conclude perciò che l'Ursino presente a Roma non poteva essere vescovo di Ceneda (op. cit., p. 73). Lo stesso discorso è applicabile, secondo il medesimo autore, anche a Vindemio, che la maggior parte degli studiosi (eccetto Cappelletti e Gams) ritengono sia stato vescovo di Cissa e non di Oderzo.
↑No arribà a prendre possessió de l'arxidiòcesi ligura per l'oposició del govern italià, i el 22 de gener de 1915 va ser nomenat arquebisbe titular de Calcedonia.