Crkveni i vjerski život intenzivno se tijekom XX. stoljeća, a nastavio se i u prvom desetljeću XXI. stoljeća. Godine 2001., dana 7. i 8. studenoga, održan je u Zagrebu međunarodni znanstveni skup u povodu 20. obljetnice smrti kardinala Franje Šepera, nekadašnjega zagrebačkoga nadbiskupa i pročelnika Zbora za nauk vjere. Na skupu je sudjelovao i Šeperov nasljednik, kardinal Joseph Ratzinger, papa Benedikt XVI. (2005.-2013.), kao i Šeperov nasljednik u Zagrebu kardinal Franjo Kuharić. Nastavak skupa održan je u Rimu, od 26. studenoga do 1. prosinca 2001., u nazočnosti brojnih hrvatskih hodočasnika, te uz sudjelovanje Josepha Ratzingera.

Obljubljeni, umirovljeni zagrebački nadbiskup i kardinal Franjo Kuharić umro je 11. ožujka 2002. godine. Mnoštvo se vjernika od njega oprostilo 14. ožujka 2002. na trgu ispred prvostolnice.

Treći papin posjet Hrvatskoj dogodio se 5. – 9. lipnja 2003. godine. Tada je Ivan Pavao II. posjetio Rijeku, Dubrovnik, Osijek, Đakovo i Zadar. Vjernici Zagrebačke nadbiskupije sudjelovali su na slavljima s papom, posebno u Osijeku. Nedugo nakon toga, 22. lipnja 2003. papa je posjetio susjednu Bosnu i Hercegovinu.

Papa Ivan Pavao II. objavio je 28. rujna 2003. da će zagrebačkoga nadbiskupa Josipa Bozanića uvrstiti u kardinalski zbor, što je i učinio 21. listopada 2003. godine. Tim se imenovanjem zagrebačka nadbiskupska stolica sve više učvršćuje kao kardinalska stolica.

Vjernici Zagrebačke nadbiskupije nalaze se u pripremnom razdoblju Druge (sveukupno trideset i prve) sinode Zagrebačke nadbiskupije, koje je započelo 2002. godine. Pripremno razdoblje događalo se na razini pojedinih župa, dekanata i zajednica, a završilo je u prvoj polovici 2010. godine. Proslava Stepinčeva, počevši od 1960-ih godina okuplja svake godine na 10. veljače mnoštvo vjernika u zagrebačkoj katedrali.

Svake se godine na iznimno svečan način proslavlja svetkovina Majke Božje od Kamenitih vrata, koja uključuje svečanu procesiju od katedrale do Kamenitih vrata, što je uveo kardinal Franjo Kuharić. Svake godine proslavu predvode nadbiskupi i kardinali iz različitih zemalja. Svake se godine također održava zavjetno hodočašće grada Zagreba u Mariju Bistricu. Do 2001. godine hodočašće je održavano u mjesecu srpnju, a od 2002. godine u mjesecu rujnu, kada je spojeno s hodočašćem mladih iz cijele nadbiskupije u Mariju Bistricu.

Tijekom 2002. i 2003. godine proslavljena je na više razina 150. obljetnica postojanja Hrvatsko-slavonske crkvene pokrajine, odnosno Zagrebačke metropolije, koja će nakon te proslave trajati još samo pet godina (do 2008.), jer su tada na njezinom području osnovane dvije nove crkvene pokrajine: Đakovačko-osječka i Zagrebačka crkvena pokrajina.

Odlukom zagrebačkoga nadbiskupa izgrađen je novi svećenički dom. Stari je dom od 1972. do 2004. godine bio na Kaptolu 28. Novi Svećenički dom Sv. Josipa blagoslovio je 22. ožujka 2004. godine nadbiskup Josip Bozanić, na Kaptolu 7, na povijesnom sjedištu velikog predstojnika Prvostolnog kaptola, koje je Kaptol darovao u tu svrhu, kao i donji dio dvorišta od kurije Kaptol 8.

Papa Ivan Pavao II. imenovao je 2. veljače 2005. p. Valentina Pozaića SJ pomoćnim biskupom zagrebačkim. Svečano slavlje biskupskoga ređenja održano je 19. ožujka 2005. u zagrebačkoj katedrali.

Zagrebački su vjernici s tugom primili vijest o smrti pape Ivana Pavla II., koji je umro 2. travnja 2005., ali su se i obradovali novom papi, Benediktu XVI., koji je izabran 19. travnja 2005. godine.

U srpnju 2006. zagrebački je nadbiskup, kardinal Josip Bozanić sa svojim pomoćnim biskupima Josipom Mrzljakom, dr. Vladom Košićem i dr. Valentinom Pozaićem pohodio apostolske grobove u Rimu i posjetio papu Benedikta XVI.

Nadbiskup Josip Bozanić donio je 3. lipnja 2006. odluku o osnivanju Hrvatskoga katoličkog sveučilišta, koje s radom započinje 2010. godine. Godine 2006. započeo je biskupijski postupak proglašenja blaženom službenice Božje Marice Stanković.

Na Silvestrovo 2006. Zagreb je bio domaćin europskoga susreta mladih, što ga pod nazivom „Hodočašće povjerenja na zemlji“ svake godine u drugoj zemlji priprema ekumenska zajednica iz Taizèa.

U sklopu Svećeničkoga dana, 1. listopada 2007., blagoslovljena je obnovljena zgrada Nadbiskupskoga bogoslovnog sjemeništa u Zagrebu, Kaptol 29. Novost u životu Zagrebačke nadbiskupije predstavlja Pastoralni institut Zagrebačke nadbiskupije, koji je otvoren 6. studenoga 2007. godine.

Nekoliko dana nakon toga otvoren je na novoj lokaciji i Muzej Bl. Alojzija Stepinca, koji svjedoči o mučeničkim desetljećima Zagrebačke nadbiskupije za vrijeme nadbiskupa Alojzija Stepinca.

Pošto je zagrebački pomoćni biskup Josip Mrzljak, nakon smrti Marka Culeja, postao varaždinski biskup (2007.), Zagrebačka je nadbiskupija početkom 2008. dobila novoga pomoćnoga biskupa, dr. Ivana Šaška.

Nova životnost Zagrebačke nadbiskupije očitovala se krajem 2009. i početkom 2010. godine. Naime, 5. prosinca 2009. papa Benedikt XVI. ponovno je uspostavio Sisačku biskupiju i ustanovio novu Bjelovarsko-križevačku biskupiju.

Na čelo Sisačke biskupije postavio je dr. Vladu Košića, dotadašnjega pomoćnoga biskupa zagrebačkoga, a na čelo Bjelovarsko-križevačke, dr. Vjekoslava Huzjaka, svećenika najprije Zagrebačke nadbiskupije, a potom Varaždinske biskupije, generalnog tajnika HBK. Ponovna uspostava Sisačke biskupije ostvarena je 6. veljače 2010., a uspostava Bjelovarsko-križevačke 20. ožujka 2010. godine.

Od 2010. godine Sisačkoj biskupiji pripale su sve župe Sisačkoga, Glinsko-petrinjskog, Dubičko-kostajničkog, Ivanićgradskog, Kutinskog i Pokupsko-vukomeričkog dekanata, te župe Vrtlinska, Oborovo, Peščenica, Veleševec i Vojnić, što znači povijesni ahiđakonati Gora i Dubica (Gorsko-dubički od 1981.) tj. Sisačko gorski arhiđakonat, 2 dekanata iz Čazmansko-moslavačkog arhiđakonata, plus Vrtlinska i Oborovo, te 1 dekanat i župa u Pešćenici iz Turopoljskog arhiđakonata.

Bjelovarsko-križevačkoj biskupiji pripale su pak sve župe Bjelovarskoga, Cirkvenskoga, Čazmanskoga (bez župe Vrtlinska), Garešničkoga, Križevačkoga, Vrbovečkoga i Zelinskoga dekanata, što znači povijesni Kalnički tj. od 2001. godine Bjelovarsko-kalnički arhiđakonat i 2 dekanata iz Čazmansko-moslavačkog arhiđakonata.

Zagrebačka nadbiskupija, od početka 2010. godine proteže se na župe Katedralnog arhiđakonata (Gornjogradski, Maksimirsko-trnjanski, Trešnjevački, Kustošijski, Novozagrebački, Remetski, Resnički, Sesvetsko-vugrovečki i Dugoselski dekanat, vraćen iz Čazmansko-moslavačkog arhiđakonata 2001.-2009., bez župe u Oborovu), Karlovačko-goričkoga arhiđakonata (Karlovački, Dugoreško-mrežnički, bez župe Vojnić, Jastrebarski i Ozaljsko-lipnički dekanat), Turopoljskoga arhiđakonata (Velikogoričko-odranski, Samoborsko-okićki i Svetonedeljski dekanat; bez Pokupsko-vukomeričkog dekanata i bez župa Peščenica i Veleševec) i Zagorskoga arhiđakonata, kojemu je oduzet Bednjanski dekanat za Varaždinsku biskupiju 1997., a 2001. godine mu je pripojen Zaprešićki i Stubički dekanat od Katedralnog arhiđakonata (Krapinski, Stubički, Tuheljsko-pregradski, Zaprešićki i Zlatarsko-belečki dekanat).

Kako je Katedralni arhiđakonat sada bio prevelik, s čak 8 dekanata, to je nadbiskup, kardinal Josip Bozanić donio odluku da se dosadašnji Katedralni arhiđakonat podijeli na dva nova arhiđakonata: Katedralni i Remetsko-sesvetski. Katedralnom arhiđakonatu odsada pripadaju dekanati: Gornjogradski, Maksimirsko-trnjanski, Trešnjevački, Kustošijski i Novozagrebački. Remetsko-sesvetskom arhiđakonatu pripadaju dekanati: Remetsko-dubravski, Resnički, Sesvetsko-vugrovečki i Dugoselski. Ovaj dekret stupa na snagu 1. listopada 2010. godine.

Zagrebačka nadbiskupija ima sada 5 arhiđakonata, 21 dekanat i 206 župa. U njoj je 2010. godine službenim dekretom djelovalo 365 biskupijskih i redovničkih svećenika. Inkardinirana su 283 biskupijska svećenika u Zagrebačku nadbiskupiju.

U Zagrebu je sjedište Apostolskoga veleposlanstva (nuncijature) za Republiku Hrvatsku. Dosadašnja tri papinska veleposlanika, Giulio Einaudi (1992. – 2003.), Francisco-Javier Lozano (2003. – 2008.), Mario Roberto Cassari (2008.-2012.), Alessandro D'Errico (2012. - 2017.), Giuseppe Pinto (2017. - 2019.) i Giorgio Lingua (2019. - ) sudjeluju u životu mjesne crkve. U Zagrebu je sjedište i Vojne biskupije. Prvi vojni ordinarij je Juraj Jezerinac, koji je do 1997. godine bio pomoćni biskup zagrebački. Sadašnji vojni ordinarij je mons. Jure Bogdan.