Город Валанс был основан римлянами в 121г. до н.э. как колония Валентия на месте галльского поселения племени сеговеллаунов (галл. *Segouellaunoi = «вожди победы»). Епископство Валанс впервые упоминается в 347г.
В 534г. город с окрестностями был присоединён к Франкскому королевству.
После этого этого город последовательно переходил под власть арабов с
Пиренейского полуострова, правителям Арля, императоров Германии, графов
Валентинуа, графов Тулузы, пока к концу 6в. власть над городом
окончательно не закрепили за собой епископы.
5 августа 1095г. Валанс посещает папа Урбан II с целью поднять аристократию на крестовый поход за освобождение Святой Земли, что считается символическим началом Первого крестового похода. Он также повторно освятил главный собор города - Девы Марии и мучеников Корнелия и Киприана.
В Средние века в епархии процветало большое количество монастырей, из которых единственный сохранившийся до наших дней - монастырь Эгбелль, основанный в 1137г.
В 1275г. ранее независимое епископство Ди, впервые упоминаемое в 325г. во время Никейского собора, было присоединено к епископству Валанс. Долгое время епископы Валанса вынуждены были конкурировать со светскими графами (позже герцогами) Валентинуа за контроль над собственно городом Валанс и его окрестностями. Объединение епископств Ди и Валанса папой Григорием X было призвано как раз укрепить позиции епископа по отношению к этим графам.
В 1450г. король Людовик XI убедил епископа Валанса и Ди уступить свои светские права на города Валанс и Ди в обмен на королевское покровительство и создание университета в Валансе (закрылся в 1792г.). Таким образом территория епископств перешла в домен французской короны.
В 1642г. Людовик XIII возродил герцогство Валентинуа для Чезаре Борджиа со столицей с Валансе. Впрочем, эта авнтюра не продлилась долго. Уже после смерти Чезаре титул был возрождён для Дианы де Пуатье. Нынешними же обладателями герцогского титула Валентинуа являются правители Монако.
В 1687г. епархия Ди вновь стала независимой. Однако после Великой Французской революции в 1801г. её территория была передана епархии Гренобля.