Giám mục Phanxicô Xaviê Nguyễn Văn Sang được tấn phong giám mục năm 1981, thời Giáo hoàng Gioan Phaolô II, bởi:[11]

• Giám mục Chủ phong: Hồng y Giuse Maria Trịnh Văn Căn, Tổng giám mục đô thành Tổng giáo phận Hà Nội.
• Hai giám mục Phụ phong: Phaolô Nguyễn Văn Bình, Tổng giám mục đô thành Tổng giáo phận Thành phố Hồ Chí Minh và giám mục Giuse Maria Nguyễn Tùng Cương, giám mục chính tòa Giáo phận Hải Phòng.

Giám mục Phanxicô Xaviê Nguyễn Văn Sang là Giám mục Phụ phong cho các giám mục:[11]

• Năm 1991, giám mục Giuse Nguyễn Phụng Hiểu, hiện đang là cố giám mục chính tòa Giáo phận Hưng Hóa.
• Năm 1999, giám mục Giuse Trần Xuân Tiếu, hiện đang là nguyên giám mục chính tòa Giáo phận Long Xuyên.
• Năm 1999, giám mục Giuse Ngô Quang Kiệt, hiện đang là nguyên Tổng giám mục đô thành Tổng giáo phận Hà Nội.
• Năm 2001, giám mục Giuse Hoàng Văn Tiệm, hiện đang là cố giám mục chính tòa Giáo phận Bùi Chu.
• Năm 2003, giám mục Giuse Vũ Văn Thiên, hiện đang là Tổng giám mục đô thành Tổng giáo phận Hà Nội.