Dal 1853 ai vescovi di Autun è concesso di portare il titolo di "vescovi di Chalon e di Mâcon" (Cabillonensis et Matisconensis), e dal 1962 quello di abati di Cluny (Cluniacensis).
Sede vescovile è la città di Autun, dove si trova la cattedrale di San Lazzaro. Nella diocesi ci sono altre due ex-cattedrali: a Mâcon la chiesa di San Vincenzo e a Chalon-sur-Saône la chiesa di San Vincenzo.
In seguito alla riorganizzazione territoriale della diocesi, all'inizio del III millennio il numero delle parrocchie è stato ridotto dalle oltre 300 alle attuali 48, suddivise in 12 decanati.
La diocesi di Autun fu eretta nel III secolo: la tradizione riconosce come primi vescovi sant'Amatore e san Martino. Tuttavia, primo vescovo storicamente documentato è san Retizio, che fu inviato dall'imperatore Costantino I al concilio di Roma del 313, e che prese parte al primo concilio di Arles del 314 contro i donatisti.
Nel 599papa Gregorio I concesse al vescovo san Siagrio il privilegio di indossare il pallio; tale privilegio restò in uso nella diocesi di Autun fino alla seconda metà del XX secolo.
In epoca merovingia la sede di Autun ebbe notevole importanza: in quest'epoca risaltano le figure di due vescovi, san Siagrio e san Leodegario, che venne fatto uccidere dal maestro di palazzo Ébroïn (circa 680/681).
Nel medioevo Autun fu sede di alcuni concili: tra questi, il concilio del 670, che regolò la disciplina dei monasteribenedettini; il concilio del 1065, presieduto da sant'Ugo di Cluny, che portò alla riconciliazione tra Roberto, duca di Borgogna, e il vescovo di Autun; il concilio del 1077, dove fu deposto l'arcivescovo di Reims per simonia e usurpazione della sede; infine il concilio del 1094, dove venne rinnovata la scomunica all'imperatore Enrico IV.
Nel 1120 il vescovo Etienne de Bâgé iniziò la costruzione della cattedrale, dedicata a san Lazzaro di Aix, che venne ultimata nel 1146.
Alla vigilia della rivoluzione la diocesi comprendeva all'incirca 750 parrocchie e si estendeva su quattro regioni storiche della Borgogna: Autunois, Beaunois, Avalois e Auxois.
Il 6 ottobre 1822 la diocesi cedette una porzione del suo territorio per il ristabilimento della diocesi di Nevers. Durante gli anni 1801-1802, Autun fece parte della provincia ecclesiastica di Besançon.
Il 19 luglio 1853 fu concesso ai vescovi di Autun di portare il titolo delle soppresse diocesi di Chalon e Mâcon. Similmente il 15 dicembre 1962 in forza del decreto della Congregazione ConcistorialeCluniacense coenobium ai vescovi di Autun fu concesso il titolo di abati di Cluny.
^Menzionato da Gallia christiana, scartato come inesistente da Duchesne. Altre cronotassi (vedi Gams) inseriscono un San Reveriano, escluso da Gallia christiana, ricordato nel Vetus Martyrologium Romanum alla data del 1º giugno: Augustoduni sanctorum Reveriani Episcopi, et Pauli Presbyteri, cum aliis decem, qui, sub Aureliano Principe, martyrio coronati sunt.
^Indicato da Gregorio di Tours come successore di Cassiano.
^Indicato da Gregorio di Tours come successore di Egemonio; lo stesso Gregorio dice di aver visto nel cimitero di Autun le tombe di Cassiano e di Simplicio. Il Vetus Martyrologium Romanum ricorda un Simplicio vescovo e confessore alla data del 24 giugno: Augustoduni depositio sancti Simplicii, Episcopi et Confessoris; il martirologio geronimiano invece menziona un altro Simplicio alla data del 19 novembre. Duchesne ricorda che un Simplicio vescovo di Autun è menzionato storicamente due volte: in un documento redatto nel 346 con il quale, nello pseudo-concilio di Colonia, un gruppo di vescovi fece sua la decisione del concilio di Sardica a favore di sant'Atanasio; la vita di sant'Amatore di Auxerre parla di un incontro tra questo vescovo e il vescovo Simplicio di Autun, episodio avvenuto nel 418 circa. Duchesne conclude che 72 anni di episcopato per la stessa persona sono troppi, da cui ne deduce che potrebbe trattarsi di due vescovi omonimi, uno vissuto attorno alla metà del IV secolo e l'altro agli inizi del V secolo.
^I vescovi Evanzio e Leonzio, collocati dopo Simplicio da Gallia christiana, sono menzionati nel martirologio geronimiano rispettivamente alle date del 12 settembre e del 1º e 6 luglio. La presenza di queste due date in riferimento a Leonzio porta Duchesne a supporre, ancora una volta, due possibili vescovi omonimi di Autun.
^Un Flavicone è menzionato nella vita di Sant'Eptadio, contemporaneo del re franco. Secondo Duchesne, potrebbe essere identico al San Flaviano ricordato alla data del 23 agosto nel Vetus Martyrologium Romanum. Gli autori di Gallia christiana invece distinguono Flavicone da San Flaviano, collocato dopo Lefasto.
^Un Pragmazio, vescovo e confessore, è ricordato il 22 novembre nel Vetus Martyrologium Romanum.
^Un Procolo, vescovo e martire, è ricordato il 4 novembre nel Vetus Martyrologium Romanum. Dopo San Procolo, Gallia christiana inserisce, senza alcuna indicazione, un Valeolo e un Procolo II.
^Un Agrippino martire è ricordato il 1º gennaio nel martirologio geronimiano.
^Un Nettario martire è ricordato il 13 settembre nel martirologio geronimiano.
^I vescovi Eupardo e Remigio sono menzionati da Gallia christiana, ma senza alcuna indicazione storica o documentaria. I loro nomi appaiono in una lista episcopale di Autun, conservata in passato nella cattedrale.
^Menzionato per l'ultima volta dai documenti storici nel luglio 599; nel mese di giugno 601 non era più vescovo di Autun.
^Un vescovo de Burgundia di nome Leifastus è menzionato nella vita di Santa Redegonda. La lista episcopale di Autun, conservata in passato nella cattedrale, parla di un vescovo di Autun di nome Lefastus. Dopo Lefasto, Gallia christiana inserisce Flaviano, che Duchesne identifica con Flavicone dell'inizio del VI secolo.
^La festa di questo santo cade il 28 gennaio. Alcune cronotassi tradizionali distinguono Rocco (prima di Auspicio) da San Rocco (dopo Auspicio).
^Collocato da Gallia christiana prima di Rocco. Le diverse redazioni del concilio di Clichy lo chiamano in due modi, Auspicius e Bobo. Alcune cronotassi tradizionali hanno distinto i due vescovi; Duchesne ipotizza che si tratti di un solo vescovo con un doppio nome.
^Citato da Duchesne, assente in Gallia christiana e negli autori che ne dipendono.
^Fu nominato vescovo di Autun, già all'epoca di san Leodegario, quando questi venne deposto ed esiliato da Childerico II nel 675. Alla morte del santo gli succedette; alla sua presenza avvenne la traslazione delle reliquie di Leodegario nel 684.
^Tra Anseberto e Alteo, le cronotassi tradizionali, riportate da Gallia christiana, menzionano dieci vescovi, di cui solo due, Iddone e Modoino, sono documentati storicamente.
^Il 1º giugno 1722 fu confermato vescovo di Verdun, sede a cui era stato designato già dall'11 febbraio 1721.
^Il 2 agosto 1758 fu confermato arcivescovo di Lione, sede a cui era stato designato già dal 16 marzo dello stesso anno.
^Il 15 settembre 1788 fu confermato arcivescovo di Lione, sede a cui era stato designato già dal 12 maggio dello stesso anno.
^Sospeso a divinis da papa Pio VI il 13 aprile 1791 per aver consacrato vescovi costituzionali durante la rivoluzione francese, fu ridotto allo stato laicale il 29 giugno 1802 e morì il 17 maggio 1838.