Kościół katedralny p.w. św. Michała Archanioła w Łomży powstał w latach 1504-1525 z fundacji księżnej mazowieckiej Anny i jej synów Stanisława i Janusza III. Aktu konsekracji dokonał biskup płocki Andrzej Krzycki po 1531 r. W latach 1691-1693 dokonano generalnego remontu kościoła, koniecznego z powodu pożaru i zniszczeń wojennych. Zmieniono wówczas wystrój z gotyckiego na barokowy. Ponownej konsekracji dokonano w 1783 r. W trosce o bezpieczeństwo wiernych, w 1819 r. kościół na krótko zamknięto i poddano niezbędnym zabiegom restauracyjnym. W 1921 r. wpisano go do rejestru zabytków. Po utworzeniu 28 października 1925 r. przez papieża Piusa XI diecezji łomżyńskiej, kościół św. Michała Archanioła został podniesiony do godności katedry. Podczas II wojny światowej katedra, częściowo uszkodzona, została uratowana przed wysadzeniem w powietrze przez biskupa Stanisława Łukomskiego. Swój obecny wygląd katedra zawdzięcza regotyzacji dokonanej po wojnie.

W kościele katedralnym w Łomży znajduje się obraz Matki Bożej Łomżyńskiej - Matki Pięknej Miłości, koronowany w Łomży 4 czerwca 1991 r. przez św. Jana Pawła II. Papież powiedział wówczas:

Zwracam się do Ciebie, Matko Boża z katedry łomżyńskiej, dzisiaj ukoronowana. Bądź Matką Pięknej Miłości dla nas wszystkich, dla małżonków i dla młodzieży. (...) Ty nam kształtuj serca, abyśmy wiedzieli, jaka miłość jest prawdziwa i jak ją odróżniać od miłości pozornych. Ażebyśmy w młodości czy w małżeństwie nie ulegali fałszywym prorokom, których nie brak, nie brak na całym świecie, więc trudno się dziwić, że są i w Polsce. Zresztą każdy z nas nosi w sobie tego fałszywego proroka, który się nazywa trojaką pożądliwością. Ale nie jest to potęga nieprzezwyciężona. Trzeba tylko patrzeć od młodości, od dziecka w oczy tej Matki Pięknej Miłości, a Ona nauczy nas właściwej odpowiedzi na pytanie czasem bardzo trudne, gdzie trzeba także podjąć zmagania się z sobą. Ale jest to zmaganie o wielką wartość, bo nie można w życiu przegrać miłości. Nie można w życiu przegrać prawdziwej miłości. Nie można wymienić tego na liczmany. Więc niech się stanie tym kryterium po prostu to, co każdy i każda z was ma ślubować w momencie sakramentu: "Miłość, wierność, uczciwość małżeńską i że cię nie opuszczę aż do śmierci". To jest sprawdzian. Nie dajcie się uwieść innym pozorom.

Teren znajdujący się obecnie w obrębie diecezji łomżyńskiej w wyniku dziejowych zawieruch wielokrotnie przechodził z jednej diecezji do drugiej. Diecezję łomżyńską do istnienia powołał bullą Vixdum Poloniae unitas z 28 października 1925 r. papież Pius XI. Pierwszym biskupem tej diecezji był bp Romuald Jałbrzykowski.
Patronami diecezji łomżyńskiej są św. Brunon Bonifacy z Kwerfurtu, biskup i męczennik, oraz św. Andrzej Bobola, prezbiter i męczennik, patron Polski.

W związku z nowym podziałem administracyjnym Kościoła w Polsce, dokonanym 25 marca 1992 roku, św. Jan Paweł II bullą Totus Tuus Poloniae Populus zmienił obszar diecezji łomżyńskiej i włączył ją do metropolii białostockiej. Obecnie diecezja liczy ok. 500 tysięcy wiernych i jest podzielona na 24 dekanaty. W 183 parafiach pracuje ok. 540 księży diecezjalnych i ok. 20 kapłanów zakonnych. Ordynariuszem diecezji jest bp Janusz Stepnowski. Pomaga mu biskup pomocniczy Tadeusz Bronakowski.
W granicach obecnej diecezji łomżyńskiej znajduje się Zuzela - miejsce urodzenia i chrztu Prymasa Tysiąclecia, Stefana kardynała Wyszyńskiego.