Das Diözesanarchiv ist zuständig für die 1821 errichtete, seit 1828 mit Bischof Keller besetzte Diözese Rottenburg (seit 1978 Rottenburg-Stuttgart), deren Sprengel sich im Wesentlichen mit dem des ehemaligen Königreichs und späteren Landes Württemberg deckt. Es verwahrt ferner Unterlagen der im Ancien Régime im heutigen Bistumssprengel gelegenen Vorgängerbistümer Konstanz, Augsburg, Würzburg, Speyer und Worms, insoweit sich diese auf Pfarreien, Dekanate und Klöster im Gebiet des heutigen Bistums Rottenburg-Stuttgart erstrecken. Hinzu kommen Akten des staatlichen Katholischen Kirchenrats, dessen Kernbestand im Staatsarchiv Ludwigsburg aufbewahrt wird. Aufgrund des Gesetzes über die Kirchen von 1924 waren im Zuge der Rechtsnachfolge dessen Akten über den Interkalarfonds, die Pfarreien, Kaplaneien, Geistlichen, hohen und niederen Konvikte an das Bischöfliche Ordinariat abgegeben worden. Das Diözesanarchiv betreut im Rahmen der Archivpflege zudem alle der Aufsicht des Bischofs unterstehenden kirchlichen Archive. Es verwahrt zahlreiche Archive einzelner kirchlicher Einrichtungen und Stellen, insbesondere diejenigen der nicht mehr kanonisch besetzten Pfarreien.