16 kwietnia 1988 r. papież Jan Paweł II mianował ks. Kazimierza Nycza biskupem pomocniczym metropolity krakowskiego i biskupem tytularnym Villa Regis. W chwili nominacji miał on zaledwie 38 lat i 16 lat kapłaństwa, które przyjął nie w wawelskiej katedrze, ale pod lipami, przy polowym ołtarzu postawionym przed kościołem Niepokalanego Serca NMP w Kaniowie. 16 maja br. wraz z seminaryjnymi kolegami w Kaniowie świętował tę rocznicę. Spośród 30 kleryków krakowskiego seminarium, którzy przyjęli święcenia w stopniu prezbiteratu w 1973 r., w ten sposób wyświęconych zostało tylko trzech. Była to inicjatywa kardynała Karola Wojtyły, mająca na celu ożywienie życia religijnego i promocję powołań kapłańskich.
Konsekracji na Wawelu przewodniczył 4 czerwca 1988 r. kard. Franciszek Macharski, współkonsekratorami byli abp Jerzy Ablewicz i abp Stanisław Nowak. Jako dewizę biskupiego posługiwania biskup Kazimierz Nycz przyjął słowa Ex hominibus, pro hominibus (Z ludu i dla ludu). Aż do 2004 r. pełnił funkcję wikariusza generalnego archidiecezji krakowskiej, przygotowując trzy ostatnie pobyty Jana Pawła II w Krakowie.
9 czerwca 2004 r. biskup Kazimierz Nycz został ordynariuszem koszalińsko-kołobrzeskim, obejmując pół roku później funkcję członka Rady Stałej Konferencji Episkopatu Polski.
3 marca 2007 r. papież Benedykt XVI mianował biskupa Kazimierza Nycza arcybiskupem metropolitą warszawskim. Rządy nad stołeczną archidiecezją 57-letni wówczas hierarcha objął w Niedzielę Palmową – 1 kwietnia w archikatedrze św. Jana.
Zapowiedział wówczas, że szczególnie leży mu na sercu dobra współpraca z kapłanami, otwarcie na świeckich, katecheza oraz pomoc ludziom, którzy się zagubili.
Jubileusz konsekracji biskupiej kard. Kazimierz Nycz będzie świętował w trakcie poświęcenia kościoła górnego w Sanktuarium Jana Pawła II w Centrum „Nie lękajcie się!”, 23 czerwca w Łagiewnikach. Wydarzenie będzie połączone z jubileuszem 50-lecia święceń kapłańskich kard. Stanisława Dziwisza. W uroczystości uczestniczyć będą członkowie Konferencji Episkopatu Polski, którzy w dniach tych dniach w Krakowie wezmą udział w zebraniu plenarnym KEP. Jubileusz ćwierćwiecza sakry biskupiej będzie wówczas obchodził również biskup pomocniczy archidiecezji krakowskiej Jan Szkodoń.