Tổng giám mục Giuse Vũ Văn Thiên được tấn phong giám mục năm 2003, thời Giáo hoàng Gioan Phaolô II, bởi:[13]

• Chủ phong: Hồng y, Tổng giám mục Tổng giáo phận Hà Nội Phaolô Giuse Phạm Đình Tụng.
• Hai vị phụ phong: Giám mục chính tòa Giáo phận Nha Trang Phaolô Nguyễn Văn Hòa, Chủ tịch Hội đồng Giám mục Việt Nam và Giám mục chính tòa Giáo phận Thái Bình Phanxicô Xaviê Nguyễn Văn Sang.

Tổng giám mục Giuse Vũ Văn Thiên là Giám mục Phụ phong cho các giám mục:[13]

• Năm 2007, Giám mục Giuse Đặng Đức Ngân, hiện đang là Giám mục chính tòa Giáo phận Đà Nẵng
• Năm 2008, Giám mục Cosma Hoàng Văn Đạt, hiện đang là Giám mục chính tòa Giáo phận Bắc Ninh.