II. János Pál pápa 1999-ben nevezte ki székesfehérvári segédpüspökké és Puppi címzetes püspökévé. Püspökké 2000. január 6-án, Rómában, a Szent Péter-bazilikában szentelte Veres András mostani győri püspökkel, az MKPK mak elnökével együtt II. János Pál és Giovanni Battista Re bíboros (aki jelenleg a bíborosi kollégium dékánja, azaz vezetője). Jelmondatának a következőt választotta: Initio non erat nisi gratia (Kezdetben nem volt más, csak a kegyelem). A nagy pápa 2002-ben nevezte ki budapest-esztergomi érseknek, prímásnak; 2003-ban iktatták be, ugyanezen évben II. János Pál bíborossá kreálta. 2005-től 2015-ig a Magyar Katolikus Püspöki Konferencia, 2005-2016 közt pedig az Európai Püspöki Konferenciák Tanácsának (CCEE) elnöke.
A Szentszéknél is kapott tisztségeket: 2003-tól a Katolikus Nevelés Kongregációja és a Pápai Törvénymagyarázó Tanács, 2004-től az Apostoli Szignatúra Legfelsőbb Bírósága, 2005-től az Istentiszteleti és Szentségi Fegyelmi Kongregáció tagja.
Számos egyetem, így az Institut catholique de Paris, a kolozsvári Babeș–Bolyai Tudományegyetem, a Lublini Katolikus Egyetem és a müncheni Lajos–Miksa Egyetem díszdoktora. Számos díja közül kiemelendő az 1997-es Stephanus-díj (a Szent István Társulat és a Stephanus Alapítvány közösen alapított kulturális díja), A Magyar Köztársasági Érdemrend tisztikeresztje (1998), az 1999-es, Pisában kapott Galileo Galilei-díj, a 2004-es Fraknói Vilmos-díj (kormányzati díj, azoknak adományozzák, akik munkássága kiemelkedő a teológia, filozófia vagy az egyháztörténelem területén), a 2016-os Széchenyi-díj, a 2017-es Magyar Szent István-rend (a legmagasabb rangú állami kitüntetés), és a 2024-es Tu es Petrus díj, az azonos nevű nemzetközi katolikus szervezet által adományozott kitüntetés, melyet Kurt Koch bíboros adott át Erdőnek Rómában.