Православие пришло на Чукотку вместе с русскими казаками-землепроходцами. В 1648 — 1649 гг. в среднем течении р. Анадырь Семен Дежнев основал Анадырский острог, в котором была возведена деревянная церковь Всемилостивого Спаса. После упразднения Анадырского острога в 1764 г. утварь была передана частью в церковь Гижигинской крепости, а частью — в Спасскую церковь Нижнеколымска. В 1811 г. в Анюйской крепости построили Свято-Николаевскую часовню, которую освятил миссионер протоиерей Григорий Слепцов, возглавлявший с 1799 г. Чукотскую миссию.

Часовня в торговой крепости на протоке Круговой Майн (бассейн р. Анадырь) стала центром учрежденной в 1842 г. свт. Иннокентием (Вениаминовым) Анадырской миссии. Первым анадырским миссионером был священник Роман Верещагин. После смерти владельца Анадырской торговли А.А. Баранова в 1844 г. крепость пришла в упадок, жители постепенно покинули ее, избрав новым местом обитания пос. Марково, где в 1862 г. была построена Свято-Никольская церковь.

В 1843-1855 гг. Чукотскую миссию возглавлял священник Андрей Аргентов, построивший в 1848 г. в устье р. Раучуа церковь во имя свт. Николая Мирликийского, прихожанами которой стали чукчи-оленеводы, юкагиры и чуванцы Чаун-Чукотки. В 1872 г. Чукотская миссия была разделена на три стана — Эломбальский, Сен-Кёльский и Николаевский Чаунский. К 1917 г. на территории Чукотки было две церкви и шесть часовен — на Эломбале, Сен-Кёле, Ерополе, на М. Анюе (пос. Островное), в устье р. Белой и в Новомариинске в устье р. Анадырь — все они были упразднены в советский период. Восстановление церковной жизни на Чукотке началось в 90-х гг. ХХ в.

Территория Чукотки последовательно находилась в подчинении тобольских, иркутских, камчатских и якутских архиереев. После образования Владивостокской епархии (1898 г.) восточная часть Чукотки, включая бассейн р. Анадырь, вошла во Владивостокскую епархию, а западная (бассейны рек М. и Б. Анюй, а также Чаун-Чукотка — северо-запад Чукотки) осталась в Якутской епархии. В 40-80-х гг. ХХ в. территория Чукотки входила в состав Иркутской, в 1988-1990 гг. — Хабаровской епархий, в 1991 г. вошла в новообразованную Магаданскую епархию.

Анадырская и Чукотская епархия была образована решением Священного Синода Русской Православной Церкви от 19 июля 2000 г. путем выделения приходов на территории Чукотского автономного округа из Магаданской епархии.

Кафедральный город — Анадырь (бывший пост Новомариинск). На территории епархии на 2010 г. действует 17 приходов, окормляемых восемью священниками. Кафедральный храм — собор Святой Живоначальной Троицы в г. Анадыре.