Papst Johannes Paul II. ernannte ihn am 23. August 1991 zum Bischof von Santander. Am 17. Juli 2006 ernannte ihn Papst Benedikt XVI. zum Bischof von Huelva. Die Amtseinführung erfolgte am 23. September desselben Jahres.
Am 15. Juni 2020 nahm Papst Franziskus das von José Vilaplana Blasco aus Altersgründen vorgebrachte Rücktrittsgesuch an.[1]