L'arcidiocesi a causa delle vicissitudini che hanno accompagnato la sua storia ha confini frastagliati e comprende quattro zone non contigue: una parte della provincia di Pisa, precisamente la piana dell'Arno dalla città di Pisa fino a Pontedera, e la piana del Serchio a nord; ingloba poi le Colline Pisane a sud di Pisa, da Collesalvetti fino a San Pietro in Palazzi, lungo l'ex strada statale 206; comprende inoltre la Versilia storica con i comuni di Pietrasanta, Seravezza, Forte dei Marmi e Stazzema, una zona isolata dal resto dell'arcidiocesi, più una parte della Media Valle del Serchio, anch'essa isolata dal resto dell'arcidiocesi, corrispondente al comune di Barga.
Il territorio si estende su 847 km² ed è suddiviso in 166 parrocchie, raggruppate in 9 vicariati e 38 unità pastorali.
Storia
La diocesi di Pisa nacque nei primi decenni del IV secolo e venne a sovrapporsi pressoché ai limiti delle circoscrizioni civili dell'epoca. Il primo vescovo noto è Gaudenzio, presente al sinodo di Roma del 313.
Secondo alcune ricostruzioni, inizialmente la diocesi di Pisa si estendeva a nord fino al fiume Versilia, seguendo poi il crinale delle Apuane; ad est il confine col territorio lucchese era costituito dapprima da tale crinale, poi da quello del Monte Pisano, e, dopo aver lambito il padule di Bientina, raggiungeva l'Arno all'altezza di Pontedera. A sud il confine, che divideva da Volterra, proseguiva lungo il fiume Era fino all'altezza di Capannoli. Dalla Valdera, forse attraverso il botro Fine di Rivalto, la linea di confine raggiungeva le colline retrostanti Chianni e proseguiva verso il fiume Fine. Il limite occidentale era naturalmente costituito dal Mar Tirreno.
Nel VI secolo, con l'invasione dei Longobardi, il territorio diocesano subì una forte riduzione a nord, ma acquistò spazi al sud, fino all'attuale Cecina.
Nel secolo successivo anche Genova fu elevata a sede metropolitana e le furono assegnate come suffraganee tre diocesi in Corsica. Tuttavia, il 1º maggio 1138 a Pisa papa Innocenzo II riconfermava la giurisdizione sopra le restanti tre diocesi corse e furono aggregate alla metropolia la diocesi di Populonia in terraferma e due diocesi sarde, con il titolo di primate del giudicato di Torres. L'11 aprile 1176papa Alessandro III estendeva la giurisdizione primaziale pisana ai giudicati di Cagliari e Arborea.
Quando però i pisani furono espulsi dal dominio sulla Sardegna ad opera degli Aragonesi (1324) perdettero ogni diritto sulle isole. Nel 1446 anche Siena fu innalzata alla dignità arcivescovile e la provincia ecclesiastica pisana le cedette come suffraganee le diocesi di Massa Marittima e Populonia.
Il 4 luglio 1797 fu eretta la diocesi di Pontremoli e aggregata alla provincia ecclesiastica pisana.
L'arcidiocesi subì ulteriori modifiche quando nel 1789papa Pio VI sottrasse il pievanato di Massaciuccoli a Pisa per darlo a Lucca, accorpando però Seravezza e Barga all'arcidiocesi di Pisa.
In seguito al Concordato del 1801 tra la Santa Sede e la Francia l'arcidiocesi pisana perse la giurisdizione metropolitana sulle diocesi corse (Aleria e Sagona furono soppresse mentre la diocesi di Ajaccio, unica rimasta in Corsica, divenne suffraganea dell'arcidiocesi di Aix).
^Per alcune fonti il marzo 1137 coincide con l'esilio forzato in Francia, mentre la morte sarebbe occorsa l'anno successivo, in data e in luogo imprecisati.
^Per altre fonti la morte occorse dopo il 20 o il 23 ottobre. Angelo Fabroni, op. cit., p. 69.
^Le cronotassi tradizionali sono discordanti, in quanto sembra che nel 1362 e nel 1363 si susseguirono due vescovi di nome Francesco: Francesco Pucci, eletto il 16 maggio 1362 e morto nell'anno stesso o l'anno seguente (così Cappelletti) e Francesco Moricotti. Eubel considera un solo vescovo, il Pucci, ma con le date del Moricotti.
^Eubel, vol. VII, indica come data di decesso l'8 agosto.
^Nominato arcivescovo, titolo personale, titolare di Irina.
Bruna Bocchini Camaiani, I vescovi toscani nel periodo lorenese in Istituzioni e società in Toscana nell'età moderna, Atti delle giornate di studio dedicate a Giuseppe Pansini (Firenze, 4-5 dicembre 1992), Roma, Ministero per i Beni Culturali e Ambientali, 1994, vol. II
(LA) Pius Bonifacius Gams, Series episcoporum Ecclesiae catholicae quotquot innotuerunt a beato Petro apostolo, Leipzig, Hiersemann, 1931, pp. 761–762
Angelo Fabroni, Memorie Istoriche di più illustri uomini pisani, Pisa, Ranieri Prosperi, 1790-1792
(LA) Bolla Cum universis, in Bullarum diplomatum et privilegiorum sanctorum Romanorum pontificum Taurinensis editio, Vol. II, pp. 141–142
Cinzio Violante, Cronotassi dei vescovi e arcivescovi di Pisa dalle origini all'inizio del secolo XIII. Primo contributo a una nuova «Italia Sacra», in Miscellanea G.G. Meersseman, Padova, Antenore, 1970, pp. 3–58, in particolare pp. 4–5
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Boris Gombač, Atlante storico delle diocesi toscane, Sommacampagna (VR), Cierre Grafica, 2015, ISBN 978-88-98768-03-5.