Nowa diecezja została sufraganią arcybiskupstwa Sewilli w Hiszpanii.
7 grudnia 1520 zmieniono nazwę na diecezja panamska.
W XVI wieku, w miarę rozwoju Kościoła katolickiego na tych terenach, z biskupstwa panamskiego odłączono: 24 kwietnia 1534 diecezję Cartagena (obecnie archidiecezja Cartagena de Indias w Kolumbii), 3 listopada 1534 diecezję León (obecnie w Nikaragui), 22 sierpnia 1546 diecezję Popayán (obecnie archidiecezja Popayán w Kolumbii).
12 lutego 1546 diecezja panamska stała się częścią metropolii limskiej. Była nią do 22 kwietnia 1836, kiedy to została sufraganią archidiecezji Santa Fe w Nowej Grenadzie. W 1901 roku została zaś sufraganią arcybiskupstwa Cartagena de Indias.
29 listopada 1925, z mocy decyzji Piusa XI, diecezję panamską podniesiono do godności arcybiskupstwa. W tym dniu z archidiecezji panamskiej wydzielił się wikariat apostolski Darién – druga jednostka administracji kościelnej w Panamie.
6 marca 1955 na wschodzie omawianej archidiecezji powstała diecezja David. W tym dniu powstała metropolia panamska.
W XX wieku z arcybiskupstwa panamskiego wydzielono ponadto: 21 lipca 1962 diecezję Chitré, 13 lipca 1963 diecezję Santiago de Veraguas, 18 grudnia 1993 diecezję Penonomé.
W marcu 1983 Panamę odwiedził Jan Paweł II.