Православие пришло на Алтай вместе с первыми русскими поселенцами. Первые деревянные церкви — во имя апостолов Петра и Павла в Белоярской крепости и Барнауле, в честь Воскресения Христова в поселке Колыванского завода — появились в первой половине XVIII века и подчинялись правящему архиерею Тобольской епархии. Эти церкви были построены русскими поселенцами и казаками, заложившими здесь ряд крепостей для охраны Сибирской земли от набегов джунгарских ханов. Первый каменный храм — Петро-Павловский собор — был построен в Барнауле в 1774 году.

С 1834 года алтайская земля стала относиться к Томской епархии. В 1908 году было учреждено Барнаульское викариатство Томской епархии, но епископ Барнаульский Мелетий (Заборовский) и последующие архиереи жили в Томске. В 1924-1929 годах викариатство являлось частью Новосибирской и Барнаульской епархии. В 1930 году была образована самостоятельная Барнаульская епархия во главе с епископом Александром (Бялозором), которая с 1937 года именовалась Барнаульской и Бийской. В 1938 году, в годы гонений на Церковь, епархия была упразднена, а ее территория до 1994 года входила в состав Новосибирской епархии.

Православие на алтайской земле распространялось и утверждалось благодаря деятельности Алтайской духовной миссии, основанной в 1830 году преподобным Макарием (Глухаревым) для проповеди Евангелия среди коренного алтайского населения.

Центром Алтайской духовной миссии был город Бийск. До 1917 года здесь существовало Бийское викариатство, распространявшее свою деятельность на Бийский и Кузнецкий округа. Бийскими архиереями являлись начальники духовной миссии.

Возглавляли Алтайскую духовную миссию миссионеры с большим опытом работы, долго и плодотворно прослужившие на Алтае. Преподобный Макарий (Глухарев) и святитель Макарий (Невский), за свои ратные труды прославлены Русской Православной Церковью в лике святых. Кроме них Алтайской духовной миссией руководили такие видные подвижники, как протоиерей Стефан Ландышев, архиепископы Владимир (Петров) и Иннокентий (Соколов) и другие. Их помощниками и деятельнейшими сотрудниками были известные миссионеры протоиреи Василий Вербицкий, Михаил Чевалков, Василий Постников, Гавриил Оттыгашев и многие другие.

К 1917 году миссия имела 31 отделение, в 434 миссионерских селениях проживало почти 47 тысяч крещеных алтайцев. В 84 школах обучалось 3300 детей. Алтайская духовная миссия имела три монастыря: Никольский женский в Горном Алтае, Чулышманский мужской и Тихвинский женский в Бийске.

В Барнауле находился крупнейший в округе Богородице-Казанский женский монастырь. Он был основан в 1894 году Евдокией Ивановной Судовской как Богородице-Казанская женская община, а в 1900 году получил статус женского монастыря. Число насельниц в нем доходило до 300 человек. Монастырь имел 3 церкви( в том числе каменный Казанский собор в живописнейшей нагорной части города, ныне его помещения занимает следственный изолятор), церковно-приходскую школу, иконописную и живописную мастерские.

Активно развивалось на Алтае духовное образование. Благодаря стараниям святителя Макария (Невского) в 1867 году было создано миссионерское училище в Улале, затем Бийское катехизаторское училище, а в 1869 году было открыто Барнаульское духовное училище.

Революционными бурями XX века жизнь православных приходов на Алтае и деятельность Духовной Миссии были разрушены, большинство приходов, школ, библиотек прекратили свое существование. В 1920-1930-х годах все монастыри, миссионерские станы, часовни были закрыты, большинство из них разорены и уничтожены. От более чем 600 приходов к 1945 году в Алтайском крае осталось всего три: Покровский собор в Барнауле, Успенский собор в Бийске и Михаило-Архангельский храм в Рубцовске.

Возрождение православия и миссионерской деятельности на Алтае началось в конце 80-х годов XX века. В эти годы Алтай поделенный в 1991 году на два субъекта Российской Федерации — Алтайский край и Республику Алтай находился под церковным управлением правящего архиерея Новосибирской и Барнаульской епархии епископа Тихона (ныне архиепископ Новосибирский и Бердский). По всему Алтаю начали строиться и восстанавливаться храмы, создаваться приходы, возрождаться и возвращаться для всеобщего почитания великие святыни Алтайской земли, вспоминаться и являться людям свидетельства великих духовных подвигов алтайских архипастырей, пастырей и православных мирян, начали укрепляться основы церковной жизни и православные обычаи.

Большую роль в возрождении православия на Алтае сыграл визит в 1991 году Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Алексия II в Барнаул и Бийск. В краевом центре Святейшим Патриархом было освящено место под строительство Александро-Невского собора, а также была возвращена верующим Свято-Никольская церковь. После этого знаменательного события городские и краевые власти вернули Церкви Знаменский храм, храмы во имя святителя Димитрия Ростовского в Барнауле и Бийске.

26 февраля 1994 года была образована самостоятельная Барнаульская и Алтайская епархия. Первым епископом Барнаульским и Алтайским стал Преосвященнейший Антоний (+2001).

В настоящее время епархией управляет епископ Барнаульский и Алтайский Максим. Сегодня в епархии действуют: шесть монастырей — Знаменский женский монастырь в Барнауле, Ксение-Покровский в г. Яровое, Богоявленский женский монастырь в г. Камень-на-Оби, Иоанно-Кронштадтский женский монастырь архиерейского подворья в с. Кислуха, Казанский мужской монастырь в с. Коробейниково, Свято-Димитриевский мужской монастырь в г. Алейске; три скита — в честь Иверской иконы Божией Матери в с. Ребриха, Иоанно-Предтеченский скит в с. Сорочий Лог и Иоанно-Богословский скит в с. Чемал; зарегистрировано 179 приходов, в которых трудится около 200 священнослужителей.