w 1983 gościnnie wykładał w Waszyngtonie. Został powołany w skład Międzynarodowej Komisji Teologicznej oraz Akademii Nauk w Heidelbergu (1985). Na II nadzwyczajnej sesji Światowego Synodu Biskupów w Watykanie (listopad-grudzień 1985) był specjalnym sekretarzem; brał udział w późniejszych latach w kolejnych sesjach Synodu już jako biskup.
4 kwietnia 1989 został wybrany na biskupa Rottenburga-Stuttgartu; Jan Paweł II zatwierdził go 17 kwietnia 1989, a sakry udzielił ks. Kasperowi 17 czerwca 1989 abp Oskar Saier, arcybiskup Fryburga. Od 1994 biskup Kasper był współprzewodniczącym Katolicko-Luterańskiej Komisji Promowania Jedności Chrześcijan. W marcu 1999 przeszedł do pracy w Kurii Rzymskiej i został powołany na sekretarza Papieskiej Rady do spraw Popierania Jedności Chrześcijan; w maju 1999 złożył rezygnację z rządów diecezją Rottenburg-Stuttgart. W lutym 2001 Jan Paweł II wyniósł go do godności kardynalskiej, z nadaniem diakonii Ognissanti in Via Appia Nuova, a miesiąc później powołał na prezydenta Papieskiej Rady do spraw Popierania Jedności Chrześcijan.
Po śmierci papieża Jana Pawła II (2 kwietnia 2005) pełnienie funkcji prezydenta Rady przez kardynała Kaspera uległo zawieszeniu.