К 1640 гг. в состав Вологодской епархии входили Сольвычегодский, Яренский уезды и часть Мезенского уезда, Чердынский, Соликамский и Кайгородский уезды, вотчины бояр Строгановых, Пыскорского Преображенского и Иоанно-Богословского монастырей и Вологда с уездом. В 1647 г. вотчины Строгановых и Пыскорского монастыря поступили в Патриаршую область. В 1658 г. новоучреждённой Вятской и Великопермской епархии из Вологодской епархии перешли города Велакая Пермь-Чердынь и Соль Камская. Взамен Вологодскому архиерею были пожалованы Устюжский и Тотемский уезды, Белозерье, Чарондская округа и Пошехонский уезда, который между тем оставался в составе Вологодской епархии до 1676 г., затем был возвращён Ростовской епархии. Соборным определением 30 июня 1676 г. из Вологодской епархии в Вятскую епархию был передан Яренский уезд с Усть-Вымью. В 1682 г. часть территории Вологодской епархии отошла новоучреждённой Великоустюжской епархии, первоначально включавшей Устюжский, Сольвычегодский, Тотемский уезды и часть Никольского, впоследствии к ней был присоединён Яренский уезд с Усть-Вымью. В марте 1682 г. новоучреждённой Холмогорской и Важской епархии отошли Вельский уезд и северная часть Тотемского уезда (возвращены Вологодской кафедре в 1788 г.). В 1749 г. в Костромскую епархию был включён Никольский уезд, в 1788 г. возвращённый Вологодскому архиерею. В 1780 г. было создано Вологодское наместничество, в 1796 г. преобразованное в губернию (в её состав вошли Вологда, Вельск, Тотьма, Грязовец, Кадников, Устюг Великий, Сольвычегодск, Лальск, Никольск, Красноборск, Усть-Сысольск, Яренск с уездами). В последние десятилетия ХVIII в. границы епархий были приведены в соответствие с границами губерний. Ряд территорий Вологодской епархии, оказавшихся в Костромской, Тверской, Новгородской, Архангельской губерниях, перешли соответствующим епархиям, в частности, города Белозерск, Кириллов, Череповец с уездами были возвращены Новгородской кафедре. В 1788 г. упразднённая Великоустюжская епархия вместе с зырянскими землями присоединилась к Вологодской епархии. Таким образом определились границы Вологодской епархии в пределах Вологодского, Грязовецкого, Кадниковского, Тотемского, Никольского, Вельского, Устюжского, Сольвычегодского, Яренского и Усть-Сысольского уездов, сохранявшиеся до 1918 г. В 1900 г. Вологодская епархия занимала территорию площадью 354 тыс. кв. вёрст. На рубеже 1918–1919 гг. в связи с образованием Северо-Двинской губернии из Вологодской епархии была выделена Великоустюжская епархия (существовала до 1937 г.). Современные границы епархии оформились в 1937 г., после образования Вологодской области. В результате приведения в соответствие границ епархии с границами области территория епархии уменьшилась больше чем вдвое в сравнении с территориями начала XX в. (значительные территории бывшей Вологодской епархии входят в состав современной Сыктывкарской, Вятской, Архангельской, Костромской епархий), одновременно к Вологодской епархии были присоединены некоторые земли Новгородской и Олонецкой (ныне Петрозаводской) епархий.