В марте 1944 г. в Винницкой епархии действовали 839 церковных общин, четыре женских монастыря (к 1955 г. остались два – браиловский во имя Святой Троицы и барский в честь Покрова Пресвятой Богородицы), на приходах служили 405 священнослужителей. В августе 1941 г. большинство православных епископов, оказавшихся на оккупированной немецкими войсками территории Украины, собрались на Собор в Почаевской лавре и провозгласили создание автономной УПЦ во главе с митрополитом Алексием (Громадским), которая находилась в каноническом общении с Московской патриархией. Митрополит Алексий (Громадский) заботился о замещении пустующих кафедр, 5 августа 1942 г. во епископа Винницкого был хиротонисан архимандрит Евлогий (Марковский). После освобождения Винницкой области от немецких захватчиков (начало 1944 г.) Винницкая епархия включилась в общецерковное патриотическое движение по сбору средств на нужды фронта, к началу 1945 г. епархия собрала более 2 млн. руб. В 1944 г. епархией управлял епископ Максим (Бачинский), которого сменил епископ Варлаам (Борисевич; 13 мая 1945 г. – 3 января 1946 г.). При епископе Варлааме (Борисевиче) для обеспечения приходов духовенством были организованы богословско-пастырские курсы, на которые в 1945/1946 г. поступили сорок человек. В марте 1944 г. возобновилось закрытие храмов в Винницкой области, как открытых во время оккупации, так и действовавших до войны. К 1 января 1950 г. в Винницкой епархии действовали 717 церквей, к 1 января 1957 г. – 601. Гонения усилились в 1960 гг.: в 1961 г. количество приходов в епархии сократилось с 513 до 425, в следующем году – до 384. В 1962 г. в Виннице был закрыт кафедральный Преображенский собор, кафедральным стал собор Рождества Пресвятой Богородицы. В начале 1970 г. в Винницкой епархии действовало 337 приходов, в которых служил 151 священник. В конце 1980 – начале 1990 гг. в епархии значительно увеличилось количество приходов. В 1990 г. церкви был возвращён Преображенский собор, вновь ставший кафедральным. К 1994 г. количество приходов в Винницкой епархии достигло 561. В связи с этим Священный Синод УПЦ 4 октября 1994 г. принял решение о разделении Винницкой епархии на Винницкую и Могилёв-Подольскую с центром в Виннице и Тульчинскую и Брацлавскую с центром в городе Тульчине. После отделения Тульчинской в Винницкой епархии в 1997 г. насчитывалось 312 приходов, клир состоял из 174 священнослужителей (166 священников и восемь диаконов). Клирики епархии с середины 1990 гг. проводили работу в Вооружённых Силах Украины, особенно активно в Виннице и Жмеринке. С 1998 г. священнослужители епархии окормляли заключённых в местах лишения свободы, в Винницкой городской тюрьме №1 действовал храм во имя преподобного Алексия, человека Божия, в колонии в посёлке Стрижавка Винницкого района – храм во имя святителя Николая Чудотворца. В Винницкой епархии активно работали общественные православные организации. В 1994 г. было основано братство преподобного Нестора Летописца, в 2000 г. создана областная организация Всеукраинского объединения «Путь православных», в следующем году начала работу городская молодёжная организация, которая проводила активную благотворительную деятельность в винницком Доме малютки. Молодёжная организация при кафедральном соборе курировала областную психиатрическую больницу, «Диалог-центр» помогал жертвам тоталитарных сект и деструктивных культов.