Địa giới giáo phận Phát Diệm rộng 1.787 km². Năm 2017, giáo phận Phát Diệm có khoảng 154.167 giáo dân (15% dân số), 115 linh mục và 79 giáo xứ, trong tổng số dân số địa phương là 1.031.357 người.[6] Nhà thờ Đức mẹ Mân Côi (còn gọi là nhà thờ đá Phát Diệm) ở thị trấn Phát Diệm, huyện Kim Sơn, tỉnh Ninh Bình được chỉ định làm nhà thờ chính tòa của giáo phận.[7]

Mặc dù giáo phận Phát Diệm nằm trên diện tích rộng 1.787 km², bao gồm toàn bộ tỉnh Ninh Bình và vùng phía nam tỉnh Hòa Bình nhưng mật độ giáo dân lại tập trung nhiều ở huyện Kim Sơn với 80.000 giáo dân và 32 giáo xứ, chiếm 55% tổng số giáo dân của giáo phận mặc dù diện tích chỉ chiếm 11,6% tổng diện tích giáo phận.