Летом 1929 года Преосвященный епископ Читинский Евсевий (Рождественский) предполагал сделать Верхнеудинск (ныне Улан-Удэ) местом пребывания викарного епископа Селенгинского, в июне он благословил подготовить проекты деления Верхнеудинского благочиния на 2 или 3 округа. Ссылаясь на пример Симферопольской епархии, количество приходов в которой было небольшим, епископ Евсевий предлагал организовать на территории Бурят-Монгольской АССР отдельную епархию.
5 октября 1933 года Верхнеудинскую кафедру занял епископ Иоанникий (Попов). 11 октября 1934 года он ушёл на покой. Дальнейшие назначения на Верхнеудинскую кафедру неизвестны.
После упразднения епархии её территория отошла к Читинской епархии. После упразднения Читинской епархии в 1948 году территория нынешней Улан-Удэнской епархии отошла к Иркутской и Читинской епархии, но 21 апреля 1994 года Читинская и Забайкальская епархия была восстановлена.
Предложение о создании отдельной епархии в апреле 2007 года высказывал мэр Улан-Удэ Геннадий Айдаев.
В июле 2009 года президент Бурятии Вячеслав Наговицын обратился к Святейшему Патриарху Московскому и всея Руси Кириллу с просьбой создать в республике отдельную епархию, аналогичное письмо было направлено и епископу Читинскому Евстафию. Также было высказано пожелание о создании новой церковной епископской кафедры и планирования строительства нового кафедрального собора.
Решением Священного Синода Русской Православной Церкви от 10 октября 2009 года епархия была учреждена путём выделения её из состава Читинской епархии. На тот момент новая епархия насчитывала около 70 приходов и менее 30 священнослужителей. Преосвященным епископом Улан-Удэнским и Бурятским назначен епископ Алатырский, викарий Чебоксарской епархии Савватий (Антонов).
5 мая 2015 года определением Священного Синода Русской Православной Церкви из Улан-Удэнской епархии была выделена Северобайкальская епархия в границах восточных и северных районов Республики Бурятия; в ведении же Улан-Удэнской епархии остались городской округ Улан-Удэ c центральными, южными и западными районами республики. Обе епархии были объединены в новообразованную Бурятскую митрополию.
Решением Священного Синода от 25 августа 2020 г. (журнал № 49) Преосвященным Улан-Удэнским и Бурятским, главой Бурятской митрополии был назначен митрополит Симбирский и Новоспасский Иосиф.