Bergoglio diangkat menjadi Uskup Auksilier Buenos Aires pada tahun 1992 dan ditahbiskan pada 27 Juni 1992 sebagai uskup tituler Auca. Ia memilih motto episkopalnya, Miserando atque eligendo, yang diambil dari homili Santo Beda pada Matius 9:9–13: “karena dia melihatnya melalui mata belas kasihan dan memilihnya”. Pada 3 Juni 1997, Bergoglio diangkat sebagai koajutor uskup agung Buenos Aires, dan setelah kematian Kardinal Antonio Quarracino pada 28 Februari 1998, ia menjadi Uskup Agung Metropolitan Buenos Aires. Sebagai Uskup Agung, Bergoglio memperluas paroki, merestrukturisasi administrasi keuskupan, dan meningkatkan kehadiran gereja di daerah kumuh Buenos Aires, yang memberinya julukan “Uskup Kumuh”. Selain itu, ia juga menjual saham keuskupan agung di bank untuk mencegah pengeluaran berlebihan dan menghindari kebangkrutan.
Pada 6 November 1998, Bergoglio diangkat menjadi ordinaris bagi umat Katolik Timur di Argentina yang tidak memiliki prelatus sendiri. Uskup Agung Mayor Sviatoslav Shevchuk memuji Bergoglio atas pemahamannya terhadap liturgi, ritus, dan spiritualitas Gereja Katolik Yunani Ukraina. Pada tahun 2000, Bergoglio menjadi satu-satunya pejabat gereja yang berdamai dengan Jerónimo Podestá, seorang mantan uskup yang diturunkan jabatannya setelah menentang kediktatoran militer Argentina pada tahun 1972.
Bergoglio juga dikenal karena kebiasaannya merayakan ritual Kamis Putih dengan mencuci kaki di tempat-tempat seperti penjara, rumah sakit, panti jompo, atau daerah kumuh. Pada tahun 2007, setelah Paus Benediktus XVI mengeluarkan aturan baru untuk menggunakan liturgi yang mendahului Konsili Vatikan Kedua, Kardinal Bergoglio menetapkan misa mingguan dalam bentuk Ritus Romawi yang luar biasa ini di Buenos Aires. Pada 8 November 2005, Bergoglio terpilih sebagai presiden Konferensi Waligereja Argentina untuk masa jabatan tiga tahun dan terpilih kembali pada tahun 2008. Selama masa kepemimpinannya, ia meminta maaf atas kegagalan gereja melindungi orang-orang selama Perang Kotor.
Setelah mencapai usia 75 tahun pada Desember 2011, Bergoglio mengajukan pengunduran diri sebagai Uskup Agung Buenos Aires sesuai dengan hukum kanon. Namun, karena tidak adanya koajutor, ia tetap menjabat hingga penunjukan pengganti oleh Vatikan.
Kardinalat (2001-2013)
Pada konsistori 21 Februari 2001, Uskup Agung Bergoglio diangkat menjadi kardinal oleh Paus Yohanes Paulus II dengan gelar Kardinal Imam San Roberto Bellarmino, sebuah gereja yang dilayani oleh Yesuit. Sebagai kardinal, Bergoglio diangkat ke lima jabatan administratif di Kuria Roma, termasuk dalam Kongregasi Ibadah Ilahi dan Tata Tertib Sakramen, Kongregasi Klerus, dan Dewan Kepausan untuk Keluarga. Kardinal Bergoglio dikenal karena kerendahan hatinya, konservatisme doktrinal, dan komitmennya terhadap keadilan sosial. Gaya hidupnya yang sederhana, seperti tinggal di apartemen kecil, naik angkutan umum, dan memasak makanannya sendiri, turut memperkuat reputasinya. Dia juga dikenal sebagai pengikut setia Santa Thérèse dari Lisieux, sering menyertakan foto kecilnya dalam surat-surat yang ditulisnya.
Setelah wafatnya Paus Yohanes Paulus II pada April 2005, Bergoglio dianggap sebagai salah satu calon utama untuk menggantikan posisi kepausan. Ia turut berpartisipasi sebagai kardinal pemilih dalam konklaf tahun 2005 yang memilih Paus Benediktus XVI. Meskipun tidak terpilih, Bergoglio dipandang sebagai pelopor dengan jumlah suara yang signifikan, meskipun akhirnya dia meminta para kardinal untuk tidak memilihnya demi mempercepat proses pemilihan. Sebagai seorang kardinal, Bergoglio memiliki hubungan erat dengan Komuni dan Pembebasan, sebuah gerakan awam evangelis Katolik. Pada tahun 2005, ia juga menyetujui permintaan beatifikasi untuk enam anggota komunitas Pallottine yang dibunuh dalam Pembantaian Gereja San Patricio, serta memerintahkan penyelidikan atas peristiwa tersebut.